RU2107197C1 - Vortex plant for separation of combustible component from air - Google Patents
Vortex plant for separation of combustible component from air Download PDFInfo
- Publication number
- RU2107197C1 RU2107197C1 RU96104494A RU96104494A RU2107197C1 RU 2107197 C1 RU2107197 C1 RU 2107197C1 RU 96104494 A RU96104494 A RU 96104494A RU 96104494 A RU96104494 A RU 96104494A RU 2107197 C1 RU2107197 C1 RU 2107197C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex
- flow
- installation according
- vortex tube
- section
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cyclones (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вихревым установкам для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, работы которых осуществляется в соответствии с законом свободно вращающегося вихревого потока с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, открытым автором в 1994 году, и может быть использовано по своему прямому назначению для выделения горючей составляющей из воздуха, а также возможно использование установки для его реализации при различных вариантах конструктивного выполнения установки для разделения сред в вихревых потоках в различных отраслях производства, в частности химической промышленности, тепловой и атомной энергетике, нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности и многих производствах. The invention relates to vortex installations for separating media with an inhomogeneous density field and with different molecular weights of components, the operation of which is carried out in accordance with the law of a freely rotating vortex flow with an inhomogeneous density field and with different molecular weights of components, discovered by the author in 1994, and can be used for its intended purpose for the separation of a combustible component from the air, and it is also possible to use the installation for its implementation with various design options of a plant for the separation media in the eddy currents in the various branches of industry, in particular chemical, thermal and nuclear power generation, oil and gas production and processing industries, and many industries.
Известна вихревая установка для разделения сред с вихревой трубой, содержащая камеру энергетического разделения с двумя сопловыми вводами на одном конце и диффузором вывода горячего потока на другом, подключенным через теплообменник к одному из сопловых вводов, второй из которых соединен с источником сжатого газа, а также осевой патрубок вывода холодного потока, камера энергетического разделения со стороны сопловых вводов снабжена осесимметрично расположенным патрубком, а патрубкок вывода холодного потока расположен со стороны диффузора и вокруг этого патрубка дополнительно установлена трубка, образующая с ним кольцевой зазор, подключенный к патрубку, осесимметрично расположенному со стороны сопловых вводов [1]. Known vortex installation for separating media with a vortex tube containing an energy separation chamber with two nozzle inlets at one end and a diffuser for outputting a hot stream at the other, connected through a heat exchanger to one of the nozzle inlets, the second of which is connected to a source of compressed gas, as well as an axial the cold flow outlet pipe, the energy separation chamber on the nozzle input side is provided with an axisymmetrically located nozzle, and the cold stream output pipe is located on the diff Zor and further around this pipe installed tube forming an annular gap with it, connected to the conduit, axially disposed from the nozzle inlets [1].
Недостатком такой вихревой установки является невозможность осуществления разделения сред, так как разделяемые среды подаются в камеру энергетического разделения через сопловые вводы при сверхкритическом истечении, что обеспечивает только разделение сред вследствие разницы в их температурах, а точнее плотностях. Конструкция такой вихревой установки не приспособлена для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, имеющих одинаковую температуру. The disadvantage of such a vortex installation is the impossibility of separating the media, since the media to be separated are fed into the energy separation chamber through nozzle inlets at supercritical outflow, which ensures only media separation due to the difference in their temperatures, or rather densities. The design of such a vortex unit is not suitable for separating media with an inhomogeneous density field and with different molecular weights of components having the same temperature.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является вихревое устройство для разделения сред, которое содержит завихритель потока, установленный на входном участке вихревой трубки, и периферийный канал с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока, и выход центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку вихревой трубы стороны, причем периферийный канал на своем начальном участке для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы и наружной поверхностью участка трубы, расположенного внутри выходного участка вихревой трубы соосно последней, а центральный поток вышеуказанной среды отводится по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок трубы, расположенный внутри выходного участка вихревой трубы [2]. Closest to the claimed technical solution is a vortex device for separating media, which contains a swirl flow installed on the inlet section of the vortex tube, and a peripheral channel with an annular inlet section for the removal of the peripheral stream, and the output of the Central stream of divided media located on the opposite inlet section of the vortex side pipes, and the peripheral channel at its initial section for the removal of the peripheral flow of the divided medium is formed by the inner surface of the vortex th pipe and the outer surface of the pipe section located inside the outlet section of the vortex tube coaxially last, and the Central stream of the above medium is discharged through at least one channel, which at its initial section in the latter case is the above pipe section located inside the outlet section of the vortex pipe [ 2].
Недостатком такой вихревой установки является невозможность осуществления разделения сред, так как разделяемые среды подаются в камеру завихрения через сопловые вводы при сверхкритическом истечении, что обеспечивает только разделение сред вследствие разницы в их температурах, а точнее плотностях. Конструкция такой вихревой установки не приспособлена для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, имеющих одинаковую температуру. The disadvantage of such a vortex installation is the inability to carry out the separation of media, since the shared media are fed into the swirl chamber through nozzle inlets at supercritical outflow, which ensures only the separation of media due to the difference in their temperatures, or rather densities. The design of such a vortex unit is not suitable for separating media with an inhomogeneous density field and with different molecular weights of components having the same temperature.
Задачей изобретения является создание вихревой установки для экономически выгодного промышленного получения топлива из воздуха. The objective of the invention is the creation of a vortex installation for cost-effective industrial production of fuel from the air.
Указанная задача достигается тем, что в известной вихревой установке содержащей по меньшей мере вихревое устройство с завихрителем потока, установленным на входном участке вихревой трубы, и периферийный канал с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока, и выход центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку вихревой трубы стороны, причем периферийный канал на своем начальном участке для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы и наружной поверхностью участка трубы, расположенного внутри выходного участка вихревой трубы в базовом положении соосно последней, а центральный поток вышеуказанной среды отводится по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок трубы, расположенный внутри выходного участка вихревой трубы, вихревая труба выполнена по меньшей мере из двух раздельных соосно установленных частей, при этом разъем трубы расположен по движению потока по меньшей мере за завихрителем потока, установленным на входном участке вихревой трубы, а с наружной стороны последней выполнена кольцевая камера, охватывающая вышеуказанный разъем вихревой трубы, при этом наружная поверхность последней выполняет роль боковой стенки камеры, а соединение торцевых стенок последней с вихревой трубой выполнено герметичным с возможностью осевого перемещения по меньшей мере одной из частей вихревой трубы относительно другой части последней с образованием кольцевого прохода (зазора) между торцами вышеуказанных частей вихревой трубы для выхода из последней пристенного периферийного потока разделенной среды в кольцевую камеру, на трубопроводе отвода среды из которой установлено регулирующее запорное устройство, а торец, обращенный навстречу потоку, части вихревой трубы, расположенной на стороне выхода потока из последней, выполнен по крайней мере с острой входной кромкой, при этом максимальная эффективность разделения сред достигается путем регулирования по меньшей мере степени открытия регулирующих запорных устройств, установленных на отводах разделенных сред из каналов вихревого устройства и кольцевой камеры, охватывающей вихревую трубу, и ширины кольцевого зазора между смежными торцами обеих соосно установленных частей вихревой трубы для выхода пристенного периферийного потока разделенной среды путем осевого перемещения по меньшей мере одной из частей вихревой трубы относительно другой части последней, обеспечивая этим изменение площади проходного сечения для выходящего пристенного периферийного потока разделенной среды. This problem is achieved by the fact that in a known vortex installation containing at least a vortex device with a flow swirl installed on the inlet section of the vortex tube, and a peripheral channel with an annular inlet section for the removal of the peripheral stream, and the output of the central flow of the separated media located from the opposite input section of the vortex tube of the side, and the peripheral channel at its initial section for the removal of the peripheral flow of the divided medium is formed by the inner surface of the vortex the pipe and the outer surface of the pipe section located inside the outlet section of the vortex tube in the base position coaxially with the latter, and the central flow of the above medium is discharged through at least one channel, which in the latter case in the latter case serves the above pipe section located inside the outlet section of the vortex pipe, the vortex pipe is made of at least two separate coaxially mounted parts, while the pipe connector is located along the flow movement at least behind the swirl of the outlet installed at the inlet section of the vortex tube, and on the outside of the latter there is an annular chamber covering the above-mentioned connector of the vortex tube, while the outer surface of the latter acts as a side wall of the chamber, and the connection of the end walls of the latter with the vortex tube is sealed with axial movement along at least one of the parts of the vortex tube relative to another part of the latter with the formation of an annular passage (gap) between the ends of the above parts of the vortex tube for the outlet from the last wall peripheral flow of the divided medium into the annular chamber, on the medium discharge pipe from which the regulating locking device is installed, and the end face facing the flow, the part of the vortex tube located on the outlet side of the flow from the latter is made with at least a sharp inlet edge while the maximum efficiency of the separation of media is achieved by regulating at least the degree of opening of the control locking devices installed on the taps of the separated media from the vortex device and the annular chamber covering the vortex tube, and the annular gap width between the adjacent ends of the two coaxially mounted parts of the vortex tube to exit the peripheral wall flow of the divided medium by axial movement of at least one part of the vortex tube relative to the other part of the latter, thereby changing flow area for the outgoing wall peripheral flow of a divided medium.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с аналогом и прототипом позволяет сделать вывод о наличии новых отличительных признаков, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the proposed technical solution with an analogue and prototype allows us to conclude that there are new distinctive features, therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."
В известных науке и технике решениях нами не обнаружены совокупности отличительных признаков заявляемого решения, проявляющих аналогичные свойства и позволяющих достичь указанный в цели изобретения результат, следовательно, решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия". In the solutions known to science and technology, we have not found the totality of the distinguishing features of the claimed solution, exhibiting similar properties and allowing to achieve the result indicated in the purpose of the invention, therefore, the solution meets the criteria of the invention "significant differences".
На фиг. 1 представлена вихревая установка для выделения горючей составляющей из воздуха; на фиг. 2 - вихревая установка; на фиг. 3 - вихревая труба с завихрителем потока; на фиг. 4, 5 - вихревая установка; на фиг. 6 - вихревая труба с завихрителем потока; на фиг. 7-9 - вихревая установка; на фиг. 10-12 - вихревая труба с завихрителем потока; на фиг. 13-29 - вихревая установка; на фиг. 30-32 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 33,34 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 35 - выходной участок вихревого устройства; на фиг. 36, 37 - вихревая установка; на фиг. 38 - составной отвод центрального потока из вихревого устройства; на фиг. 39-41 - вихревая установка; на фиг. 42, 43 - характерное изменение окружной скорости потока ω по радиусу в выходном сечении лопаточного завихрителя потока; на фиг. 44, 45 - сечение В-В на фиг. 4; на фиг. 46, 47 - сечение Г-Г на фиг. 4.In FIG. 1 shows a vortex installation for separating a combustible component from air; in FIG. 2 - vortex installation; in FIG. 3 - vortex tube with a swirl flow; in FIG. 4, 5 - vortex installation; in FIG. 6 - vortex tube with swirl flow; in FIG. 7-9 - vortex installation; in FIG. 10-12 - vortex tube with a swirl flow; in FIG. 13-29 - vortex installation; in FIG. 30-32 is a section AA in FIG. 2; in FIG. 33,34 - section BB in FIG. 3; in FIG. 35 - output section of the vortex device; in FIG. 36, 37 - vortex installation; in FIG. 38 - composite tap of the Central stream from the vortex device; in FIG. 39-41 - vortex installation; in FIG. 42, 43 - a characteristic change in the peripheral flow velocity ω along the radius in the outlet section of the scapular flow swirler; in FIG. 44, 45 is a section BB in FIG. 4; in FIG. 46, 47 - section GG in FIG. 4.
В способе выделения горючей составляющей из воздуха в вихревой установке (фиг. 1), включающей закрутку проходящего через завихритель потока 1, разделение потока среды и отвод сред через центральный 2 и периферийный 3 каналы, а вихревая установка для его реализации содержит по меньшей мере вихревое устройство 4 с завихрителем потока 1, установленным на выходном участке 5 вихревой трубы 6, и периферийный канал 3 с кольцевым входным сечением 1-1 для отвода периферийного потока, и выход 2 центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входной участку 5 вихревой трубы 6 стороны, причем периферийный канал 3 на своем начальном участке 7 для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы 6 и наружной поверхностью участка 7 трубы 2, расположенного внутри выходного участка 8 вихревой трубы 6 в базовом положении соосно последней, а центральный поток вышеуказанной среды отводится по меньшей мере через один канал 2, которым на его начальном участке 7 в последнем случае служит вышеуказанный участок 7 трубы 2, расположенный внутри выходного участка 8 вихревой трубы 6, вихревая труба 6 выполнена по меньшей мере из двух раздельных соосно установленных частей 9, 10, при этом разъем 11 трубы 6 расположен по движению потока по меньшей мере за завихрителем потока 1, установленным на входе участке 5 вихревой трубы 6, а с наружной стороны последней выполнена кольцевая камера 12, охватывающая вышеуказанный разъем 11 вихревой трубы 6, при этом наружная поверхность последней 6 выполняет по крайней мере роль боковой стенки камеры 12, а соединение торцевых стенок 13, 14 последней 12 с вихревой трубкой 6 выполнено герметичным с возможностью осевого перемещения (±x) по меньшей мере одной 10 из частей 9, 10 вихревой трубы 6 относительно другой части 9 последней 6 с образованием кольцевого прохода 15 (зазора) между торцами 16, 17 вышеуказанных частей 9, 10 вихревой трубы 6 выхода из последней 6 пристенного периферийного потока разделенной среды в кольцевую камеру 12, на трубопроводе 18 отвода среды из которой 12 установлено регулирующее запорное устройство 19, а торец 17, обращенный навстречу потоку, части 10 вихревой трубы 6, расположенный на стороне выхода потока из последней 6, выполнен по крайней мере с острой входной кромкой 20, при этом максимальная эффективность разделения сред достигается путем регулирования по меньшей мере степени открытия регулирующих запорных устройств 21, 22, установленных на отводах 23, 24 разделенных сред из каналов 2, 3 вихревого устройства 4 и кольцевой камеры 12, охватывающей вихревую трубу 6, и ширины (±x) кольцевого зазора 15 между смежными торцами 16, 17 обеих соосно установленных частей 9, 10 вихревой трубы 6 для выхода пристенного периферийного потока разделенной среды путем осевого перемещения (±x) по меньшей мере одной 10 из частей 9, 10 вихревой трубы 6 относительно другой части 9 последней, обеспечивая этим изменение площади проходного сечения для выходящего пристенного периферийного потока разделенной среды. In the method of separating a combustible component from air in a vortex installation (Fig. 1), which includes swirling the
При этом внутри вихревой трубы 6 установки на расстоянии l1 от завихрителя потока 1, размещенного на ее входном участке 5, может быть установлен по меньшей мере второй завихритель потока 25, обеспечивающий по меньшей мере дозакрутку последнего, при этом максимальная эффективность разделения сред достигается путем регулирования расстояния l1 между выходным сечением 2-2 по крайней мере каждого предыдущего завихрителя потока 1 и входным сечением 3-3 смежного с ним последующего завихрителя потока 25 путем смещения (±x) в осевом направлении вихревой трубы 6 последующих завихрителей потока 25 (фиг. 2); максимальная эффективность разделения сред может достигаться путем регулирования угла выхода потока φ разделяемых сред к оси вихревой трубы 6 по меньшей мере из каждого завихрителя потока 1,25 путем поворота лопаток последнего (фиг. 1, 2); максимальная эффективность разделения сред может достигается путем регулирования степени открытия регулирующего запорного устройства 26, установленного на входе в вихревую трубу 6 установки (фиг. 3); максимальная эффективность разделения сред может достигаться путем поворота по меньшей мере вихревого устройства 4 установки при работе последней и изменении направления ветра на угол ±β вокруг оси 27, обеспечивая по крайней мере совпадение направления воздушного потока, создаваемого ветром и входящего в вихревую трубу 6 устройства 4, с осью 28 вихревой трубы 6 (фиг. 4); максимальная эффективность разделения сред может достигаться путем регулирования расстояния l2 между выходным сечением 2-2 завихрителя потока 1,25, смежного разъему 11 частей 9, 10 вихревой трубы 6 для выхода пристенного периферийного потока разделенной среды, и разъемом 11, при этом завихритель 1,25 по движению потока расположен перед вышеуказанным разъемом 11 (фиг. 1, 2).At the same time, at least a
Максимальная эффективность разделения сред может достигаться путем регулирования угла поворота ±γ перемещаемой в осевом направлении части 10 вихревой трубы 6 вокруг своей оси 28 относительно ее базового положения, при котором максимальная ширина амакс зазора 15, образуемого при перемещении в осевом направлении одной части 10 вихревой трубы 6 относительно другой ее части 9, измеряется по крайней мере в вертикальной плоскости симметрии 29 вихревой трубы 6 снизу последней, располагающейся по меньшей мере горизонтально, при этом ширина зазора по периметру вихревой трубы 6 в направлении кверху последней в вышеуказанном случае уменьшается симметрично относительно вышеуказанной диаметральной плоскости 29 с обеих боковых сторон вихревой трубы 6 (фиг. 5); максимальная эффективность разделения сред может достигаться путем регулирования длины вихревой трубы 6 за счет изменения длины l4 по меньшей мере одного из участков последней, расположенного между смежными завихрителями потока 1,25, путем выполнения вышеуказанного участка вихревой трубы 6 по типу "труба в трубе" с соответствующим по меньшей мере сальниковым уплотнением подвижного соединения при осевом перемещении одной из частей вихревой трубы 6 относительно другой ее части, благодаря чему обеспечивается изменение расстояния l4 между смежными завихрителями потока 1,25 (фиг. 6); максимальная эффективность разделения сред может достигаться путем регулирования величины давления по крайней мере за каждым регулирующим запорным устройством 19, 21, 22, из установленных на отводах 23, 24 разделенных сред из каналов 2, 3 вихревого устройства и кольцевой камеры 12, охватывающей вихревую трубу 6 (с помощью установленных по крайней мере на каждом из отводящих трубопроводов последовательно в направлении движения потока по меньшей мере второго регулирующего запорного устройства и отсасывающего устройства), фиг. 1, 2.The maximum separation efficiency of the media can be achieved by adjusting the angle of rotation ± γ of the axially moving
В вихревой установке для выделения горючей составляющей из воздуха, содержащей по меньшей мере вихревое устройство 4 с завихрителем потока 1, установленным на входном участке 5 вихревой трубы 6, и периферийный канал 3 с кольцевым входным сечением 1-1 для отвода периферийного потока и выход 2 центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку 5 вихревой трубы 6 стороны, причем периферийный канал 3 на своем начальном участке 7 для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы 6 и наружной поверхностью участка 7 трубы 2, расположенного внутри выходного участка 8 вихревой трубы 6 в базовом положении соосно последней, а центральный поток вышеуказанной среды отводится по меньшей мере через один канал 2, которым на его начальном участке 7 в последнем случае служит вышеуказанный участок 7 трубы 2, расположенный внутри выходного участка 8 вихревой трубы 6, вихревая труба 6 выполнена по меньшей мере из двух раздельных соосно установленных частей 9, 10, при этом разъем 11 трубы 6 расположен по движению потока по меньшей мере за завихрителем потока 1, установленным на входном участке 5 вихревой трубы 6, а с наружной стороны последней выполнена кольцевая камера 12, охватывающая вышеуказанный разъем 11 вихревой трубы 6, при этом наружная поверхность последней 6 выполняет роль по крайней мере боковой стенки камеры 12, а соединение торцевых стенок 13, 14 последней 12 с вихревой трубой 6 выполнено герметичным с возможностью осевого перемещения (±х) по меньшей мере одной 10 из частей 9, 10 вихревой трубы 6 относительно другой части 9 последней 6 с образованием кольцевого прохода 15 (зазора) между торцами 16, 17 вышеуказанных частей 9, 10 вихревой трубы 6 для выхода из последней 6 пристенного периферийного потока разделенной среды в кольцевую камеру 12, на трубопроводе 18 отвода среды из которой 12 установлено регулирующее запорное устройство 19, а торец 17, обращенный навстречу потоку, части 10 вихревой трубы 6, расположенной на стороне выхода потока из последней 6, выполнен по крайней мере с острой входной кромкой 20, а на каждом из отводов 23, 24 разделенных сред из каналов 2, 3 вихревого устройства 4 установлено регулирующее запорное устройство 21, 22 (фиг. 1). In a vortex installation for separating a combustible component from air, containing at least a
Внутри вихревой трубы 6 установки на расстоянии l1 от завихрителя 1, размещенного на ее входном участке 5, может быть установлен по меньшей мере второй завихритель потока 25, обеспечивающий при работе установки по меньшей мере дозакрутку последнего, при этом по крайней мере каждый последующий в направлении движения потока завихритель потока 25 устанавливается по крайней мере с возможностью смещения (±х) в осевом направлении вихревой трубы 6 (фиг. 2); по крайней мере каждый лопаточный завихритель потока 1,25, установленный в вихревой трубе 6 установки, может быть установлен по крайней мере с возможностью осуществления поворота лопаток для изменения угла выхода потока φ разделяемых сред из вышеуказанного завихрения потока 1,25 к оси 28 вихревой трубы 6 (фиг. 1, 2); на входе в вихревую трубу 6 установки может быть установлено регулирующее запорное устройство 26 (фиг. 3); по меньшей мере вихревое устройство 4 установки может быть установлено с возможностью выполнения поворота на угол ±β вокруг оси 27 для обеспечения по крайней мере совпадения направления воздушного потока, создаваемого ветром и входящего в вихревую трубу 6 устройства 4, с осью 28 вихревой трубы 6 при работе установки (фиг. 4); завихритель потока 25, смежный разъему 11 частей 9, 10 вихревой трубы 6 для выхода пристенного периферийного потока разделенной среды и расположенный по движению потока перед вышеуказанным разъемом 11, может быть установлен с возможностью смещения ±х в осевом направлении вихревой трубы 6 для изменения расстояния l3 между выходом сечения 2 - 2 вышеуказанного завихрителя потока 25 и разъемом 11 (фиг. 2); перемещается в осевом направлении часть 10 вихревой трубы 6 может быть выполнена с возможностью поворота на угол ±γ вокруг своей оси 28 относительно всего базового положения, при котором максимальная ширина зазора aмакс, образуемого при перемещении ±х в осевом направлении одной части 10 вихревой трубы 6 относительно другой ее части 9, измеряется по крайней мере в вертикальной плоскости симметрии 29 вихревой трубы 6 снизу последней, располагающейся по меньшей мере горизонтально, при этом ширина зазора a по периметру вихревой трубы 6 в направлении кверху последней 6 в вышеуказанном случае уменьшается симметрично относительно вышеуказанной диаметральной плоскости 29 с обеих боковых сторон вихревой трубы 6, расположенной между смежными завихрителями потока 1,25, может быть выполнен по типу "труба в трубе" с соответствующим по меньшей мере сальниковым уплотнением подвижного соединения, дающего возможность осевого перемещения ±х одной из частей 31, 32 вихревой трубы 6 относительно другой 32 ее части для изменения расстояния l4±х между смежными завихрителями потока 1,25 (фиг. 6); кольцевая камера 12 для выходящего из вихревого устройства 4 пристенного периферийного потока разделенной среды по меньшей мере одного вихревого устройства 4 может быть соединена трубопроводом отвода среды 18 с установленным на нем регулирующим запорным устройством 19 с герметичной емкостью 33, соединенной трубопроводом 34 с отсасывающим устройством 35 (фиг. 7); на трубопроводе 34, соединяющем герметичную емкость 33 с отсасывающим устройством 35, может быть установлено по крайней мере регулирующее запорное устройство 36 (фиг. 7); кольцевая камера 12 для выходящего из вихревого устройства 4 пристенного периферийного потока разделенной среды по меньшей мере одного вихревого устройства 4 может быть соединена трубопроводом отвода среды 18 с установленным на нем регулирующим запорным устройством 19 с входом последовательно установленного вихревого устройства 37 (фиг. 8); кольцевая камера 12 для выходящего из вихревого устройства 4 пристенного периферийного потока разделенной среды по меньшей мере одного вихревого устройства 4 может быть соединена трубопроводом отвода среды 18 с установленным на нем регулирующим запорным устройством 19 с герметичной емкостью 33, соединенной трубопроводом 38 с входом по меньшей мере одного вихревого устройства 39 (фиг. 9).At least a
На трубопроводе 38, соединяющем герметичную емкость 33 с входом вихревого устройства 39, может быть установлено регулирующее запорное устройство 40 (фиг. 9); входное сечение 4 - 4 завихрителя потока 1, расположенного на входном участке 5 вихревой трубы 6 устройства 4, может совпадать с входным сечением 5 - 5 последней (фиг. 10); входное сечение 4 - 4 завихрителя потока 1, расположенного на входном участке 5 вихревой трубы 6 устройства 4, может быть смещено (b) в направлении движения потока относительно входного сечения 5 - 5 последней 6 (фиг. 11); часть 41 входного участка 5 вихревой трубы 6 устройства 4, расположенного по крайней мере между входным сечением 5 - 5 последней 6 и входным сечением 4 - 4 завихрителя потока 1, расположенного на входном участке 5 вихревой трубы 6, в направлении движения потока воздуха может выполняться в форме конфузора 42 (фиг. 12); на внутренней поверхности 43 конфузорного участка 42 вихревой трубы 6 устройства 4 могут размещаться лопатки 44, обеспечивающие закрутку входящего в него потока воздуха, при этом направление вышеуказанной закрутки может совпадать с направлением закрутки потока в завихрителе потока 1, установленном на входном участке 5 вихревой трубы 6 (фиг. 12); по крайней мере с обеих сторон вихревой трубы 6 устройства 4 по меньшей мере симметрично ее диаметральной плоскости, располагающейся в рабочем состоянии установки по крайней мере вертикально, могут быть выполнены продольные ребра 45 в форме крыльев с обтекаемыми обводами и соответственно торцами 46, обращенными в сторону входа воздуха в вихревую трубу 6 (фиг. 13); по меньшей мере одно вихревое устройство 4 может быть соединено с емкостью 47, выполненной по меньшей мере в форме обтекаемого со стороны набегающего потока воздуха крыла, расположенного по меньшей мере симметрично относительно диаметральной плоскости вихревого устройства 4, при этом в указанном случае в рабочем состоянии установки входной торец 48 емкости 47, обращенный навстречу потока воздуха, занимает по крайней мере вертикальное положение и в нем выполнено по меньшей мере одно отверстие 49, сообщающее внутреннее пространство емкости 47 с наружной средой (атмосферой), а входное отверстие вихревой трубы 6 устройства 4 сообщено с внутренним пространством вышеуказанной емкости 47, при этом соединенные по крайней мере вихревое устройство 4 и емкость 47 установлены с возможностью осуществления их поворота на угол вокруг оси 50 (фиг. 14). On the
Два по меньшей мере вихревых устройства 4 могут быть соединены параллельно с емкостью 47, выполненной по меньшей мере в форме обтекаемого со стороны набегающего потока воздуха крыла, при этом входное отверстие каждой вихревой трубы 6 устройства 4 сообщено с внутренним пространством вышеуказанной емкости 47 (фиг. 14); входной торец 51 каждого вихревого устройства 4 может быть герметично соединен по меньшей мере с кормовым торцем 52 емкости 47, выполненной по меньшей мере в форме обтекаемого с стороны набегающего потока воздуха крыла (фиг. 14); по меньшей мере часть вихревого устройства 4 со стороны входа в него может быть размещена внутри емкости 47, выполненной по меньшей мере в форме обтекаемого со стороны набегающего потока воздуха крыла, а герметичное соединение его с емкостью 47 выполнено по его 4 наружной поверхности (фиг. 14); по крайней мере каждое вихревое устройство 4 может быть соединено с емкостью 47 по меньшей мере с помощью трубопровода 53 (фиг. 15); на каждом трубопроводе 53, соединяющем по крайней мере каждое вихревое устройство 4 с емкостью 47, может быть установлено регулирующее запорное устройство 54 (фиг. 15); по крайней мере дополнительно между емкостью 47 и каждым вихревым устройством 4 может быть установлено нагнетающее устройство 55, соединенное с первыми 47 и 4 с помощью участков 56, 57 входного в нагнетающее устройство и выходного их него обводного трубопровода 58 и обеспечивающее подачу воздуха из емкости 47 по обводному трубопроводу 58 в соответствующее вихревое устройство 4, при этом между емкостью 47 и каждым нагнетающим устройством 55, а также между последним 55 и каждым вихревым устройством 4 установлены регулирующие запорные устройства 59, 60 (фиг. 16); по крайней мере дополнительно между емкостью 47 и по меньшей мере каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4 может быть установлено одно нагнетающее устройство 55, соединенное с последними с помощью участков входного 56 в нагнетающее устройство 55 и выходного 57, параллельно разветвляющегося в соответствии с вышеуказанным за последним 55 по меньшей мере на два участка, обводного трубопровода 58, при этом между емкостью 47 и каждым нагнетающим устройством 55, а также между последним 55 на участке до разветвления трубопровода 58 в направлении движения потока и по меньшей мере каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4 установлены регулирующие запорные устройства 59, 60 (фиг. 17). Two at least
По крайней мере дополнительно между емкостью 47 и по меньшей мере каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4 может быть установлено одно нагнетающее устройство 55, соединенное с последним 4 с помощью участков входного 56 в нагнетающее устройство 55 и выходного 57, параллельно разветвляющегося в соответствии с вышеуказанным за последним по меньшей мере на два участка, обводного трубопровода 58, при этом между емкостью 47 и каждым нагнетающим устройством 55, а также между последним 55 и каждым вихревым устройством 4 установлены регулирующие запорные устройства 59, 61 (фиг. 18); по крайней мере дополнительно между емкостью 47 и по меньшей мере каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4 может быть установлено одно нагнетающее устройство 55, соединенное с последними с помощью участков входного 56 в нагнетающее устройство 55 и выходного 57, параллельно разветвляющегося в соответствии с вышеуказанными за последним 55 по меньшей мере на два участка, обводного трубопровода 58, при этом между емкостью 47 и каждым нагнетающим устройством 55, между последним 55 на участке 57 обводного трубопровода 58 до его разветвления в направлении движения потока и по меньшей мере каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4, а также на входе в каждое вихревое устройство 4 установлены регулирующие запорные устройства 59 - 61 (фиг. 19); емкость 47 по крайней мере дополнительно последовательно в направлении движения потока может быть соединена с помощью участков 56, 57 обводного трубопровода 58 с нагнетающим устройством 55, которое соединено с герметичной промежуточной емкостью 62, а последняя 62 соединена с входом по меньшей мере в одно вихревое устройство 4 индивидуальным для последнего 4 участком 63 обводного трубопровода 58, при этом между емкостью 47 и нагнетающим устройством 55, между последним 55 и герметичной промежуточной емкостью 62, а также между последней 62 и каждым вихревым устройством 4 установлены регулирующие запорные устройства 59, 64, 65 (фиг. 20); емкость 47 по крайней мере дополнительно последовательно в направлении движения потока может быть соединена с помощью участков 56, 57 обводного трубопровода 58 с нагнетающим устройством 55, которое соединено с герметичной промежуточной емкостью 62, а последняя 62 соединена с по меньшей мере двумя параллельно установленными вихревыми устройствами 4 с помощью участка 63 обводного трубопровода 58, разветвляющегося в соответствии с вышеуказанным на две ветви. At least in addition, between the
При этом между емкостью 47 и нагнетающим устройством 55, между последним 55 и герметичной промежуточной емкостью 62, а также между последней 62 на участке до разветвления обводного трубопровода 58 в направлении движения потока и по меньшей мере каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4 установлены регулирующие запорные устройства 59, 64, 65 (фиг. 21); емкость 47 по крайней мере дополнительно последовательно в направлении движения потока может быть соединена с помощью участков 56, 57 обводного трубопровода 58 с нагнетающим устройством 55, которое соединено с герметичной промежуточной емкостью 62, а последняя 62 соединена по меньшей мере с двумя параллельно установленными вихревыми устройствами 4 с помощью участка 63 обводного трубопровода 58, разветвляющегося в соответствии с вышеуказанными на две ветви, при этом между емкостью 47 и нагнетающим устройством 55, между последним 55 и герметичной промежуточной емкостью 62, а также между последней 62 и каждым вихревым устройством 4 установлены регулирующие запорные устройства 59, 64, 66 (фиг. 22); емкость 47 по крайней мере дополнительно последовательно в направлении движения потока может быть соединена с помощью участков 56, 57 обводного трубопровода 58 с нагнетающим устройством 55, которое соединено с герметичной промежуточной емкостью 62, а последняя 62 соединена по меньшей мере с двумя параллельно установленными вихревыми устройствами 4 с помощью участка 63 обводного трубопровода 58, разветвляющегося в соответствии с вышеуказанным на две ветви, при этом между емкостью 47 и нагнетающим устройством 55, между последним 55 и герметичной промежуточной емкостью 62, между последней 62 на участке обводного трубопровода 58 до его разветвления в направлении движения потока и по меньшей мере каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4, а также на входе в каждое вихревое устройство 4 установлены регулирующие запорные устройства 59, 64, 65, 66 (фиг. 23). At the same time, between the
В участок 57 трубопровода 58, соединяющего регулирующее запорное устройство 59, расположенное на стороне входа в нагнетающее устройство 55, с последним 55 может быть врезан участок трубопровода 67, сообщающий всасывающую полость нагнетающего устройства 55 с окружающей средой (атмосферой) через регулирующее запорное устройство 68 (фиг. 16 - 23); к кромке 69, расположенной по периметру по крайней мере каждого входного отверстия 49, выполненного во входном торце 48 емкости 47, может примыкать входной для воздуха, поступающего внутрь емкости 47, конфузорный участок 70, герметично соединенный с вышеуказанным торцем 48 емкости 47 и расположенный с ее наружной стороны (фиг. 24); по крайней мере в каждое входное отверстие 49, выполненное во входном торце 48 емкости 47, по меньшей мере частью своей длины (частично) может входить внутрь последней 47 и герметично соединяться с вышеуказанным торцем 48 емкости 47 входной для воздуха, поступающего внутрь емкости 47, конфузорный участок 70 (фиг. 25); к кромке 69, расположенной по периметру по крайней мере каждого входного отверстия 49, выполненного во входном торце 48 емкости 47, может примыкать входной для воздуха, поступающего внутрь емкости 47, диффузорный участок 71, герметично соединяемый с вышеуказанным торцем 48 емкости 47 и расположенный с ее наружной стороны (фиг. 26); по крайней мере в каждое входное отверстие 49, выполненное во входном торце 48 емкости 47, по меньшей мере частью своей длины (частично) может входить внутрь последней 47 и герметично соединяться с вышеуказанным торцем 48 емкости 47 входной для воздуха, поступающего внутрь емкости 47, диффузорный участок 71 (фиг. 27); к выходному торцу 72 по крайней мере каждого конфузорного участка 70 может примыкать диффузорный участок 71 (фиг. 28); к входному торцу 73 по крайней мере каждого диффузорного участка 71 (фиг. 28); к входному торцу 73 по крайней мере каждого диффузорного участка 71 может примыкать конфузорный участок 70 (фиг. 29); входной торец 74 вихревой трубы 6 вихревого участка 4 может быть выполнен с острой входной кромкой 75, обращенной навстречу движению потока воздуха (фиг. 10, 11); входной торец 76 конфузорного участка 70 емкости 47 может быть выполнен с острой входной кромкой, обращенной навстречу движению потока воздуха (фиг. 24); входной торец 77 диффузорного участка 71 емкости 47 может быть выполнен с острой входной кромкой, обращенной навстречу движению потока воздуха (фиг. 26); по крайней мере каждое отверстие 49, выполненное во входном торце 48 емкости 47, может быть снабжено запорным по крайней мере автоматически срабатывающим устройством (фиг. 14); по крайней мере на входе в каждый конфузорный участок 70 емкости 47 может быть установлено запорное автоматически срабатывающее устройство (фиг. 24, 25, 28, 29); по крайней мере на входе в каждый диффузорный участок 71 емкости 47 может быть установлено запорное по крайней мере автоматически срабатывающее устройство (фиг. 26, 27); по крайней мере в каждом лопаточном завихрителе потока 1,25, установленном в вихревой трубе 6 вихревого устройства 4, по крайней мере каждый канал 78, образованный двумя смежными лопатками 79, может быть разделен по меньшей мере на два канала 80, 81 боковым участком 82 в соответствии с вышеуказанным одного по меньшей мере цилиндрического пустотелого тела вращения 83, соосного вихревой трубе 6 устройства 4 (фиг. 30); по крайней мере в каждом лопаточном завихрителе потока 1,25, установленном в вихревой трубе 6 вихревого устройства 4. In
Каждый периферийный канал 81, расположенный между по крайней мере каждыми двумя смежными лопатками 79, может быть разделен по меньшей мере одной перегородкой 84, расположенной в последнем случае между боковыми сторонами двух смежных лопаток 79 (фиг. 30); каждый торец 85, 86, обращенный навстречу потоку, каждой перегородки 82, 84, выполненной в каждом канале 78, 81 лопаточного завихрителя потока 1,25, образованном двумя смежными лопатками 79, может быть выполнен заостренным (фиг. 30); каждый лопаточный завихритель потока 1,25 может быть выполнен с центральным по меньшей мере цилиндрическим свободным от лопаток 87 проходом 88, соосным вихревой трубе 6 вихревого устройства 4 для прохода части потока (фиг. 31); по крайней мере каждый лопаточный завихритель потока 1,25 может быть выполнен с центральным цилиндрическим и соосным вихревой трубе 6 вихревого устройства 4 отверстием 89 по меньшей мере для прохода части потока, а лопатки 87 при этом размещены снаружи кольцеобразного элемента 90, внутренняя поверхность которого образует вышеуказанное отверстие 89, при этом торец 91 вышеуказанного элемента 90, обращенный навстречу потока, выполнен заостренным (фиг. 32); внутренняя поверхность вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 может быть выполнена по меньшей мере цилиндрической формы (фиг. 1,2); на части длины вихревой трубы 6 вихревого устройства 4, расположенной по меньшей мере на стороне входа потока в последнюю 6, могут быть выполнены периферийные каналы 92 в стенке ее, сообщенные в каждом своем сечении (на всей их длине) с внутренним пространством вихревой трубы 6, создающие сопротивление вращательному движению потока (фиг. 33,34). Each
Выход 24 периферийного потока из вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 при работе установки могут быть сообщен с атмосферой через регулирующее запорное устройство (фиг. 1); входной участок 7 трубы 2 для выхода центрального потока разделенной среды из вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 может быть снабжен набором сменных диафрагм 93 по крайней мере с цилиндрическим отверстием 94, соосным вихревой трубе 6, отличающихся друг от друга по меньшей мере размерами проходного сечения отверстия 94 для выхода центрального потока (фиг. 35); входной для центрального потока торец 95 каждой сменной диафрагмы 93 может быть выполнен с острой входной кромкой 96, по крайне мере совпадающей с поверхностью 97, описанной радиусом r1 отверстия 94 диафрагмы 93 (фиг. 35); входной участок отвода 3 периферийного потока, расположенный за выходным сечением 6-6 вихревой трубы 6 вихревого устройства 4, может быть выполнен в форме расширенной части, представляющей из себя камеру 98, через внутреннее пространство которой проходит трубопровод отвода 2 центрального потока разделенного воздуха, поступающего в последний 2 из участка 7 трубы 2, расположенного внутри выходного участка 8 вихревой трубы 6, а выход вышеуказанного трубопровода отвода 2 наружу камеры 98 выполнен по меньшей мере через сальниковое уплотнение 99 в стенке последней 98 (фиг. 1); камера 98, через которую выходит периферийный поток из вихревой трубы 6, по меньшей мере сообщена индивидуальным трубопроводом отвода 100 с атмосферой, на выходе из которого установлено регулирующее запорное устройство 101 (фиг. 1); камера 98 по меньшей мере одного вихревого устройства 4, в которую выходит периферийный поток из вихревой трубы 6, по меньшей мере может быть соединена трубопроводом отвода 24 вышеуказанного потока с отсасывающим устройством 102 (фиг. 1); камера 98 по меньшей мере одного вихревого устройства 4, в которую выходит периферийный поток из вихревой трубы 6, может быть соединена трубопроводом отвода 24 вышеуказанного потока с герметичной емкостью 103, а последняя 103 соединена трубопроводом 104 с отсасывающим устройством 105, при этом на трубопроводе 104 между герметичной емкостью 103 и отсасывающим устройством 105 установлено регулирующее запорное устройство 106 (фиг. 36); по крайней мере на каждом индивидуальном участке отвода 24 периферийного потока каждого вихревого потока каждого вихревого устройства 4, соединяющего последнее 4 с герметичной емкостью 103, может быть установлено регулирующее запорное устройство 22, 107 (фиг. 37).The
Трубопровод отвода 23 центрального потока разделенной среды из вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 может быть сообщен по крайней мере ответвляющимся участком 108 трубопровода 23 с атмосферой (фиг. 36); по крайней мере на ответвленном участке 108 трубопровода 23 отвода центрального потока разделенной среды из вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 может быть установлено регулирующее запорное устройство 109 (фиг. 36); в вихревой трубе 6 вихревого устройства 4 за разъемом 11 первой 6 в направлении движения потока, охваченным снаружи вихревой трубы 6 кольцевой камерой 12, может быть установлен по меньшей мере один завихритель потока 110, обеспечивающий дозакрутку потока разделяемых сред (фиг. 2); центральный отвод 2 разделенной среды из вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 может быть выполнен составным, состоящим из двух соосных частей 111, 112, при этом внутри части 111 отвода 2, расположенной на стороне выхода потока из вихревой трубы 6, установлен по меньшей мере один завихритель потока 113, обеспечивающий по крайней мере закрутку входящего в вышеуказанную часть 111 отвода 2 потока среды, а вторая часть 112 отвода 2 центрального потока выполнена в форме трубы 114, наружный радиус r2 которой меньше внутреннего радиуса r3 первой части 111 отвода 2, проходящей внутри (через) тела дроссельной заслонки 115, установленной на выходе из первой части 111 отвода 2 (фиг. 38); трубопровод 23 отвода 2 центрального потока разделенной среды из вихревой трубы 6 по меньшей мере одного вихревого устройства 4 может быть соединен с последовательно установленным отсасывающим устройством 116 (фиг.1); трубопровод 23 отвода 2 центрального потока разделенной среды из вихревой трубы 6 по меньшей мере одного вихревого устройства 4 может быть соединен с герметичной емкостью 117, а последняя 117 соединена трубопроводом 118 с отсасывающим устройством 119, при этом на трубопроводе 118 между герметичной емкостью 117 и отсасывающим устройством 119 установлено регулирующее запорное устройство 120 (фиг. 37); по крайней мере на каждом индивидуальном участке 23, 121 отвода 2 центрального потока каждого вихревого устройства 4, соединяющего последнее с герметичной емкостью 117, может быть установлено регулирующее запорное устройство 21, 122 (фиг.39); специально выполненное поворотное устройство 123 может быть соединено непосредственно по меньшей мере с одним вихревым устройством 4, в вихревую трубу 6 которого при работе установки подается атмосферный воздух, для обеспечения поворота (±β) последнего при изменении направления движения ветра под силовым воздействием последнего для по крайней мере совпадения направления ветра с осью 28 вихревой трубы 6 (фиг. 13); специально выполненное поворотное устройство 123 может быть соединено непосредственно по меньшей мере с одним вихревым устройством 4, в вихревую трубу 6 которого при работе установки подается атмосферный воздух, и приводится в действие при изменении направления движения ветра с помощью механического привода (фиг. 4).The
Емкость 47, выполненная по меньшей мере в форме обтекаемого со стороны набегающего потока воздуха крыла, может быть установлена на поворотной платформе 124, снабженной поворотным устройством 123, обеспечивающим поворот платформы 124 (±β) с вышеуказанной емкостью 47 при изменении направления движения ветра под силовым воздействием последнего для по крайней мере совпадения направления ветра с осью 125 симметрии поперечного сечения емкости 47 (фиг. 14,15); емкость 47, выполненная по меньшей мере в форме обтекаемого со стороны набегающего потока воздуха крыла, может быть установлена на поворотной платформе 124, снабженной поворотным устройством 123, приводящимся в действие при изменении направления движения ветра с помощью механического привода (фиг.14); герметично соединенные по меньшей мере одно вихревое устройство 4 и емкость 47, выполненная по меньшей мере в форме обтекаемого со стороны набегающего потока воздуха крыла, могут быть установлены на поворотной платформе 124, снабженной поворотным устройством 123, обеспечивающим поворот (±β) платформы 124 с вышеуказанными вихревым устройством 4 и емкостью 47 при изменении направления движения ветра под силовым воздействием последнего по крайней мере для совпадения направления ветра с осью симметрии 125 поперечного сечения емкости 47, совпадающей по крайней мере с осью 28 вихревого устройства 4 (фиг. 14); герметично соединенные по меньшей мере одно вихревое устройство 4 и емкость 47, выполненная по меньшей мере в форме обтекаемого со стороны набегающего потока воздуха крыла, могут быть установлены на поворотной платформе 124, снабженной поворотным устройством 123, приводящимся в действие при изменении направления движения ветра с помощью механического привода (фиг. 14); вихревая установка может содержать платформу 126 с размещенными на ней элементами последней, а платформа 126 снабжаться поворотным устройством 127, обеспечивающим ее поворот на угол ±β вокруг оси при изменении направления движения ветра под силовым воздействием последнего (фиг. 40); вихревая установка может содержать платформу 126 с размещенными на ней элементами последней, а платформа 126 снабжаться поворотным устройством 127, обеспечивающим ее поворот на угол ±β вокруг оси 128 при изменении направления движения ветра с помощью механического привода (фиг. 40). The
Вихревая установка может содержать искусственно созданную аэродинамическую трубу 129, являющуюся "ловушкой ветра", внутри которой размещаются составные элементы вихревой установки (фиг. 41); искусственно созданная аэродинамическая труба 129 может быть установлена на специально выполненном поворотном устройстве 130, обеспечивающим поворот ее на угол оси 131 при изменении направления движения ветра под силовым воздействием последнего (фиг. 41); искусственно созданная аэродинамическая труба 129 может быть установлена на специально выполненном поворотном устройстве 130, приводящемся в действие при изменении направления движения ветра с помощью механического привода (фиг. 41); по крайней мере каждое поворотное устройство 123, 127, 130 может быть снабжено ограничителями угла поворота, обеспечивающими по крайней мере регулирование последнего (фиг. 4, 13, 14, 40, 41); в состав установки могут входить устройства, обеспечивающие плавность поворота по крайней мере каждого поворотного устройства 123, 127, 130 (фиг. 4, 13, 14, 40, 41); установка может содержать по меньшей мере пучок вихревых устройств 4, размещенных по месту ее установки по меньшей мере в коридорном порядке и соединенных по меньшей мере для параллельной работы (фиг. 1,2); установка может содержать по меньшей мере пучок вихревых устройств 4, размещенных по месту ее установки по меньшей мере в шахматном порядке и соединенных по меньшей мере для параллельной работы (фиг. 1, 2). The vortex installation may include an artificially created
В состав установки может входить подвижный объект, на котором размещаются ее составные элементы и при движении которого создается скоростной напор воздуха, обеспечивающий подачу его в каждое вихревое устройство 4 и его закрутку при движении внутри вихревой трубы 6 соответствующего устройства 4 (фиг. 1,2); все точки кромки 132 торца 16 части 9 вихревой трубы 6, расположенной на стороне входа в последнюю 6, полученной от пересечения поверхности вышеуказанного торца 16 с внутренней поверхностью вышеуказанной части 9 вихревой трубы 6, могут располагаться на расстоянии c, отсчитываемом от оси 28 вихревой трубы 6 в радиальном направлении, большем расстояния d, на котором расположены все точки кромки 133 торца 17, смежного вышеуказанному торцу 16, другой части 10 вихревой трубы 6, расположенной на стороне выхода из последней 6, при этом последняя кромка 133 торца 17 получена аналогичным вышеприведенному путем, а вышеуказанные смежные торцы 16, 17 частей 9, 10 вихревой трубы 6 образуют кольцевой проход 15 для выхода пристенного периферийного потока разделенной среды (фиг. 2); все точки кромки 132 торца 16 части 9 вихревой трубы 6, расположенной на стороне входа в последнюю 6, полученной от пересечения поверхности вышеуказанного торца 16 с внутренней поверхностью вышеуказанной части 9 вихревой трубы 6, могут располагаться на расстоянии c, отсчитываемом от оси вихревой трубы 6 в радиальном направлении, меньшем расстояния d, на котором расположены все точки кромки 133 торца 17, смежного вышеуказанному торцу 16, другой части 10 вихревой трубы 6, расположенной на стороне выхода из последней 6, при этом последняя кромка 133 торца 17 получена аналогичным вышеприведенному путем, а вышеуказанные смежные торцы 16, 17 вихревой трубы 6 образуют кольцевой проход 15 для выхода пристенного периферийного потока разделенной среды (фиг. 2); кромки 132, 133 смежных торцев 16,17 частей 9, 10 вихревой трубы 6, полученные от пересечения внутренних поверхностей вышеуказанных частей 9, 10 вихревой трубы 6 с поверхностями соответствующих торцев 16, 17, могут располагаться на одной и той же цилиндрической поверхности c=d (фиг. 2). The installation may include a movable object, on which its constituent elements are placed and during movement of which a high-speed air pressure is created, which ensures its supply to each
Кольцевая камера 12 по крайней мере каждого вихревого устройства 4 может быть снабжена индивидуальным трубопроводом 134 с установленным на нем по крайней мере регулирующим запорным устройством 135 для отбора части поступающего в вышеуказанную камеру 12 пристенного периферийного потока разделенной среды для контроля ее состава (фиг. 1, 2); максимальная эффективность разделения сред может достигаться путем регулирования скорости передвижения подвижного объекта, входящего в состав установки, на котором размещены ее составные элементы (фиг. 1). The
Способ выделения горючей составляющей из воздуха в вихревой установке (фиг. 1) состоит в следующем. По меньшей мере в одну, а их может быть несколько и даже тысячи, вихревую трубу 6 вихревого устройства 4, входящего в состав установки, по меньшей мере с одним завихрителем потока 1, размещенным в указанном случае, т.е. при наличии одного завихрителя потока, на входном участке 5 вихревой трубы 6, подается воздух, который в завихрителе потока 1 приобретает вращательное движение, перемещаясь при этом одновременно в осевом направлении вихревого устройства 4 в сторону отвода разделенных сред через центральный 2 и периферийный 3 каналы, расположенных с противоположной входному участку 5 вихревой трубы 6 стороны. Благодаря наличию вращательного движения потока воздуха в вихревой трубе 6 при его перемещении к выходному концу последней, в нем происходит процесс вихревого разделения компонентов, входящих в состав воздуха и различающихся между собой по молекулярной массе. A method of separating a combustible component from air in a vortex installation (Fig. 1) is as follows. At least one, and there may be several or even thousands of them, the
Разделенная периферийная часть потока воздуха выходит из вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 через периферийный канал 3, который на своем начальном участке для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы 6 и наружной поверхностью участка 7 трубы 2, расположенного внутри выходного участка 8 вихревой трубы 6 в базовом положении соосно последней 6, а центральный поток отводится по меньшей мере через один канал 2, которым на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок 7 трубы 2, расположенной внутри выходного участка 8 вихревой трубы 6. The divided peripheral part of the air stream leaves the
Пристенный периферийный поток разделенной среды, толщина которого у внутренней поверхности вихревой трубы 6 при выделении горючей составляющей из воздуха очень маленькая, выходит через кольцевой проход 15, образуемый при перемещении одной 10 из частей 9, 10 вихревой трубы 6 относительно другой части 9 последней 56 с образованием вышеуказанного прохода 15 в кольцевую камеру 12, охватывающую вихревую трубу 6 в месте ее разъема 11, т.е. по кольцевому проходу 15. The peripheral wall flow of the divided medium, the thickness of which at the inner surface of the
Процесс выделения горючей составляющей из воздуха в вихревой установке осуществляется в соответствии с законом, открытым автором в 1994 году, который гласит: "В свободно вращающемся вихревом потоке среды (газа, жидкости, их смесей, диспергированной, двухфазной, пылегазовой и другой сред) с неоднородным полем плотностей (в том числе и с разной молекулярной массой компонентов) в процессе затухания вращательного движения потока за сечением по его длине, в котором максимальное значение окружной скорости достигает критического значения, обеспечивающего еще вращение наиболее тяжелых частиц среды в периферийной зоне потока, возникает процесс непрерывного замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми в направлении к оси вращения потока, продолжающийся до сечения, в котором среда во вращающемся потоке располагается кольцевыми слоями в порядке возрастания ее плотности в каждом последующем из них в направлении к оси вращения вихревого потока. The process of separation of a combustible component from air in a vortex installation is carried out in accordance with a law discovered by the author in 1994, which states: "In a freely rotating vortex flow of a medium (gas, liquid, their mixtures, dispersed, two-phase, dust-gas and other media) with a non-uniform the field of densities (including those with different molecular weights of the components) in the process of attenuation of the rotational motion of the flow past the cross section along its length, in which the maximum value of the peripheral velocity reaches a critical value, ensuring which still rotates the heaviest particles of the medium in the peripheral zone of the flow, there is a process of continuous replacement of less heavy particles of heavy media with heavy ones in the direction of the axis of rotation of the flow, continuing to a section in which the medium in the rotating flow is arranged in circular layers in order of increasing density in each subsequent them in the direction of the axis of rotation of the vortex flow.
При максимальном значении окружной скорости, большем критического значения, процесс непрерывного замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми протекает в обратном вышеуказанному направлении, т.е. в направлении к периферии потока. At a maximum value of the peripheral velocity greater than the critical value, the process of continuous replacement of less heavy particles of the medium by heavy ones proceeds in the opposite direction, i.e. towards the periphery of the stream.
Таким образом, в основу способа выделения горючей составляющей из воздуха положено ранее неизвестное явление. Thus, a previously unknown phenomenon is the basis of the method for isolating a combustible component from air.
Воздух представляет собой смесь газов, основными компонентами которого являются азот и кислород. Объемное и массовое содержание последних (в %) в воздухе составляет соответственно 78,1 (N2); 21,0 (O2) и 75,5 (N2); 23,1 (O2). Наряду с другими газами в воздух входят водород, гелий и метан, объемное и массовое содержание которых (в %) составляется соответственно 5•10-5 (H2); 5•10-4 (He); 2•10-4 (CH4) и 3•10-6 (H2); 7,2•10-5 (He); 8•10-5 (CH4) [3]. Молекулярные массы водорода, гелия и метана из газов, входящих в состав воздуха, являются минимальными и соответственно составляют 2,02 (H2); 4 (He) и 16 (CH4), т.е. молекулярная масса водорода, гелия и метана меньше средней молекулярной массы входящих в состав воздуха газов, соответственно в 14,7 и 2 раза, что для достижения значительного эффекта в выделении горючей составляющей (водорода и метана) является особенно важным вследствие очень малого процентного содержания водорода и метана в воздухе и в необходимых случаях выделять их с малым процентным содержанием других газов.Air is a mixture of gases, the main components of which are nitrogen and oxygen. Volumetric and mass content of the latter (in%) in air is 78.1 (N 2 ), respectively; 21.0 (O 2 ) and 75.5 (N 2 ); 23.1 (O 2 ). Along with other gases, hydrogen, helium and methane enter the air, the volume and mass contents of which (in%) are 5 · 10 -5 (H 2 ), respectively; 5 • 10 -4 (He); 2 • 10 -4 (CH 4 ) and 3 • 10 -6 (H 2 ); 7.2 • 10 -5 (He); 8 • 10 -5 (CH 4 ) [3]. The molecular masses of hydrogen, helium and methane from the gases that make up the air are minimal and, accordingly, are 2.02 (H 2 ); 4 (He) and 16 (CH 4 ), i.e. the molecular mass of hydrogen, helium and methane is less than the average molecular weight of the gases included in the air, respectively, 14.7 and 2 times, which is especially important to achieve a significant effect in the release of a combustible component (hydrogen and methane) due to the very small percentage of hydrogen and methane in the air and, if necessary, emit them with a low percentage of other gases.
При выбранных конструтивных характеристиках вихревой установки и известных параметрах воздуха на входе в вихревую трубу 6 вихревого устройства 4 максимальная эффективность в разделении сред, а именно в выделении горючей составляющей из воздуха, достигается путем регулирования по меньшей мере степени открытия регулирующих запорных устройств 21, 22, установленных на отводах 23, 24 разделенных сред из каналов 2, 3 вихревого устройства 4 и кольцевой камеры 12, охватывающей вихревую трубу 6, и ширины (±x) кольцевого зазора 15 между смежными торцами 16, 17 обеих соосно установленных частей 9, 10 вихревой трубы 6 для выхода пристенного периферийного потока разделения среды путем осевого перемещения (±x) по меньшей мере одной 10 из частей 9, 10 вихревой трубы 6 относительно другой части 9 последней 6, обеспечивая этим изменение площади проходного сечения для выходящего пристенного периферийного потока разделенной среды (фиг. 1). Кроме того, для повышения эффективности работы вихревой установки и разделения сред могут быть использованы другие конструкции и регулировочные мероприятия, которые рассмотрим ниже. Кольцевой проход 15 между смежными торцами 16, 17 частей 8, 10 вихревой трубы 6 может быть конструктивно выполнен иным путем. With the selected design characteristics of the vortex unit and the known parameters of the air entering the
Максимальное значение окружной скорости закрученного потока в выходном сечении 2-2 (фиг. 1, 2) завихрителя потока 1 может не превышать критического значения ωкр , при котором еще обеспечивается вращение наиболее тяжелых (наибольшей плотности или наибольшей молекулярной массы) частиц среды в периферийной зоне потока, а также может превышать вышеуказанное критическое значение окружающей скорости ωкр. В зависимости от вышеуказанного максимального значения окружной скорости вихревого потока на выходе из завихрителя потока 1 процесс непрерывного замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми (большей плотности или молекулярной массы) при затухании вращательного движения потока происходит в направлении к оси вращения потока или в направлении от вышеуказанной оси, т.е. к периферии потока. В последнем случае процесс продолжается до тех пор, пока максимальное значение окружной скорости ωмакс в каком-то сечении потока не достигнет его критического значения ωкр , при котором еще обеспечивается вращение наиболее тяжелых (наибольшей плотности или наибольшей молекулярной массы) частиц среды в периферийной зоне 136 потока (фиг. 42, 43).The maximum value of the peripheral velocity of the swirling flow in the output section 2-2 (Fig. 1, 2) of the swirl of the
При дальнейшем снижении максимального значения окружной скорости ωмакс(ωмакс< ωкр) в сечениях потока в направлении его движения направление замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми изменяется на противоположное, т.е. вышеуказанное замещение происходит в направлении к оси вращения потока.With a further decrease in the maximum value of the peripheral velocity ω max (ω max <ω cr ) in the flow sections in the direction of its motion, the direction of substitution of the heavier particles of the medium by heavy ones reverses, i.e. the above substitution occurs towards the axis of rotation of the flow.
Поэтому в последнем случае при установке только одного завихрителя потока 1 на входном участке 5 вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 максимальная эффективность разделения компонентов воздуха (сред) достигается в случае, когда максимальное значение окружной скорости ωмакс вращающегося потока снижается до его критического значения ωкр в сечении 1-1 на входе в центральный канал 2 для выхода центрального потока разделенной среды (фиг. 1).Therefore, in the latter case, when installing only one
В случае выхода потока воздуха из выходного сечения 2-2 (фиг. 1) завихрителя потока 1 с максимальным значением окружной скорости ωмакс, не превышающим его критического значения ωкр, максимальная эффективность разделения воздуха (выделение горючей составляющей) достигается в случае, когда полное затухание вращательного движения потока воздуха происходит в сечении, проходящем через кольцевой проход (зазор) 15 между торцами 16, 17 частей 9, 10 вихревой трубы 6, или за указанным сечением в направлении движения потока. Выполнение последнего целесообразно для случая, когда разделение воздуха с выделением горючей составляющей заканчивается ранее полного затухания вращательного движения потока, в результате чего несколько сокращается длина вихревой трубы 6, а следовательно, габариты вихревой установки. При этом необходимо отметить, что последнее возможно только при использовании вихревой установки для выполнения одной функции, а именно выделения горючей составляющей из воздуха или при разделении сред с малым содержанием компонента, имеющего малую плотность или малую молекулярную массу.In the case of the exit of the air flow from the outlet section 2-2 (Fig. 1) of the
Перемещение тяжелых частиц 137 воздуха ближе к оси вращения потока в случае, когда максимальное значение окружной скорости ωмакс последнего в выходном сечении 2-2 завихрителя потока 1 (фиг. 1) не превышает его критического значения ωкр(ωмакс≤ ωкр) , происходит по спиралеобразной траектории с уменьшением радиуса их вращения (фиг. 44). При этом при переходе на меньший радиус вращения тяжелые частицы 137, обладающие большей окружной скоростью, увеличивают угловую скорость вращения менее тяжелых частиц воздуха на указанном радиусе, отдавая часть кинетической энергии другим частицам, менее тяжелым. Самые легкие частицы, молекулы водорода (гелия) 138, вращаясь в потоке и одновременно перемещаясь в осевом направлении вихревой трубы 6, удаляются от оси вращения с увеличением радиуса их вращения по спиралеобразной траектории (фиг. 44).The movement of
Движение средней тяжести частиц (метана) 139, т.е. значение плотности (молекулярной массы) которых находится в промежутке между значениями плотностей вышеуказанных частиц 137 и 138, происходит по более сложной траектории. Эти частицы 139, совершая вращательное движение в потоке воздуха и перемещаясь в осевом направлении вихревой трубы 6, одновременно совершают и свои собственные спиралеобразные круговые вращения уменьшающимся радиусом собственного вращения в направлении движения потока и при этом смещаясь в направлении к оси вращения потока воздуха или к его периферии, что определяется значениями их плотностей (молекулярных масс), процентным содержанием в потоке воздуха и местом их расположения в радиальном направлении в последнем, при этом они в потоке находятся во взвешенном состоянии, т.е. вращаются внутри потока. Объясняется вышеизложенное следующим. За счет полученной дополнительной кинетической энергии от тяжелых частиц 137 средней тяжести частицы 139 воздуха переходят на увеличенный радиус их вращения в потоке, но движение их в указанном направлении ограничивается приобретенной энергией, которой оказывается недостаточно для дальнейшего перемещения их по спиралеобразной траектории к внутренней поверхности вихревой трубы 6, и вследствие быстрого затухания вращательного движения потока указанные частицы 139 начинают собственное круговое вращение в вихревом потоке в направлении к оси вращения потока, так как процесс приобретения дополнительной кинетической энергии и т.д., что описано выше, продолжается до тех пор, пока в процессе их собственного спиралеобразного вращения радиус спирали окажется равным нулю, что соответствует полному окончанию процесса разделения частиц воздуха (газа и др.) в определенном сечении потока по длине вихревой трубы 6, когда частицы располагаются кольцевыми слоями в порядке возрастания их плотности в каждом последующем слое в направлении к оси вращения вихревого потока (фиг. 5, 44). На фиг. 5, 44 траектория средней тяжести частицы 139 показана условно, так как частица 139, перемещаясь в потоке по своей траектории (показано на фиг. 5, 44), одновременно совершает движение вместе с вращающимся потоком. Траекторию указанной частицы можно представить как бы в выделенном и только вращающемся вместе с потоком газа элементе объема последнего, в котором сама частица 139 совершает свои собственные вращательные движения и при этом перемещается в осевом направлении вихревой трубы 6. The medium-gravity motion of particles (methane) 139, i.e. the density value (molecular weight) of which lies between the densities of the
В случае, когда максимальное значение окружной скорости ωкр закрученного потока воздуха в выходном сечении 2-2 завихрителя потока 1 больше его критического значения ωкp(ωмакс> ωкр), физическая картина процесса замещения менее тяжелых частиц 138 воздуха тяжелыми частицами 137 аналогична вышеописанному процессу, только процесс замещения происходит в противоположном направлении, а именно в направлении к периферии потока, т.е. от оси его вращения (фиг. 45). При этом процесс заканчивается в сечениях потока, когда частицы газа во вращающемся потоке располагаются кольцевыми слоями в порядке возрастания их плотности (молекулярной массы) в каждом последующем слое в направлении к периферии потока. Процесс взаимного замещения частиц воздуха (газа и др.) в вихревом потоке, имеющих разную плотность (молекулярную массу), сопровождается затратой работы замещения, что подтверждается исследованиями.In the case when the maximum value of the peripheral velocity ω kr of the swirling air flow in the outlet section 2-2 of the swirl of
В случае, когда максимальное значение окружной скорости ωмакс в выходном сечении 2-2 завихрителя потока 1 не превышает его критического значения ωмакс(ωмакс≤ ωкр) , на работу вихревой установки при этом затрачивается меньшее количество энергии в сравнении со вторым случаем, расходуемой на подачу и закрутку потока разделяемого воздуха в вихревой установке. Однако использование второго случая, когда максимальное значение окружной скорости ωмакс в выходном сечении 2-2 завихрителя потока 1 превышает его критическое значение ωкp(ωмакс> ωкр), для выделения горючей составляющей из воздуха наиболее эффективно, так как процентное содержание горючей составляющей в воздухе очень малое, и в этом процессе выделения горючей составляющей из воздуха в вихревой установке вышеуказанная среда концентрируется у оси вращения потока, а следовательно, толщина (диаметр) в сечении потока горючей составляющей оказывается наибольшей, чем в случае, если бы она концентрировалась на периферии потока разделенного воздуха. В последнем случае вследствие малой толщины горючей составляющей на выходе вихревой трубы 6 ее значительно сложнее качественно отделять от остальных компонентов воздуха, имеющих намного большее процентное содержание в последнем.In the case when the maximum value of the peripheral velocity ω max in the output section 2-2 of the swirl of
Однако, учитывая существенные преимущества последнего случая, целесообразным оказывается его использование при вращении задачи разделения и вывода в минимальных количествах периферийного потока разделенной среды. Предложенные способы выделения горючей составляющей из воздуха и вихревая установка для его реализации обеспечивают решение вышеописанной задачи. However, given the significant advantages of the latter case, it is advisable to use it when rotating the separation and output tasks in minimal amounts of the peripheral flow of the divided medium. The proposed methods for separating a combustible component from air and a vortex unit for its implementation provide a solution to the above problem.
Благодаря возможности регулирования ширина a кольцевого прохода 15 (зазора) между смежными торцами 16, 17 соосно установленных частей 9, 10 вихревой трубы 6 для выхода пристенного периферийного потока разделенной среды достигается возможность обеспечения выхода горючей составляющей с минимальным процентным содержанием других газов в последней, т.е. примесей. Оптимальные условия вывода пристенного периферийного потока достигаются выполнением торца 17, обращенного навстречу потоку, части 10 вихревой трубы 6, расположенной на стороне выхода потока из последней 6, по крайней мере, с острой входной кромкой 20. Due to the possibility of regulation, the width a of the annular passage 15 (gap) between adjacent ends 16, 17 of the coaxially mounted
Возможность осевого перемещения одной 10 из частей 9, 10 вихревой трубы 6 относительно другой ее части 9 для образования кольцевого прохода 15 (зазора) достигается путем герметичного соединения торцевых стенок 13, 14 кольцевой камеры 12, охватывающей разъем 11 вихревой трубы 6, наружная поверхность которой выполняет по крайней мере роль боковой стенки камеры 12, с вихревой трубой 6 с обеспечением осевого вышеуказанного перемещения одной из частей последней 6 (фиг. 1). Вследствие того, что при выделении горючей составляющей из воздуха величина осевого перемещения мала, поэтому выбор способов для соединения боковых стенок камеры 12 с вихревой трубой 6 может быть разнообразным. The possibility of axial movement of one 10 of the
В связи с малым процентным содержанием горючей составляющей в воздухе для выделения ее из последнего целесообразно использование вихревых труб большого диаметра, что в свою очередь увеличивает путь замещенных частиц во вращающемся потоке и соответственно поэтому требуется большая длина участка вихревой трубы, на котором происходит вышеуказанный процесс. Поэтому в связи с интенсивным процессом затухания вращательного движения потока необходима по меньшей мере его промежуточная дозакрутка таким образом, чтобы полное затухание вращательного движения потока происходило не ранее по движению потока входного сечения 3-3 последующего смежного предыдущему завихрителя потока 25 (фиг. 2). Для выполнения последнего условия при установке по меньшей мере второго завихрителя потока 25, смежного предыдущему 1, в вихревой трубе 6 для достижения максимальной эффективности разделения сред осуществляется регулирование расстояния l1 между выходным сечением 2-2 по крайней мере каждого предыдущего завихрителя потока 1 и входным сечением 3-3 смежного с ним последующего завихрителя потока 25 путем смещения (±x) в осевом направлении вихревой трубы 6 последующих завихрителей потока 25 (фиг. 2).Due to the low percentage of the combustible component in the air, it is advisable to use large diameter vortex tubes to separate it from the latter, which in turn increases the path of the replaced particles in a rotating flow and, therefore, a large length of the vortex tube portion on which the above process takes place is required. Therefore, due to the intensive process of attenuation of the rotational motion of the flow, at least an intermediate additional twist is necessary so that the complete attenuation of the rotational motion of the flow occurs no earlier than the motion of the flow of the inlet section 3-3 of the subsequent adjacent swirl flow 25 (Fig. 2). To fulfill the latter condition, when installing at least a
Достижение максимальной эффективности разделения сред может достигаться также путем регулирования угла выхода потока φ разделяемых сред к оси вихревой трубы 6 по крайней мере из каждого завихрителя потока 1,25, для чего лопатки последнего 1,25 в указанном случае устанавливаются с возможностью осуществления их поворота (фиг. 1, 2). Achieving maximum efficiency of medium separation can also be achieved by adjusting the angle of exit of the flow φ of the divided media to the axis of the
При подаче в вихревую трубу 6 вихревого устройства 4 установки сжатого в нагнетающем устройстве воздуха максимальная эффективность разделения сред может достигаться путем регулирования степени открытия регулирующего запорного устройства 26, установленного на входе в вихревое устройство 4 (фиг. 3). Увеличение степени открытия, как и уменьшение последней регулирующего запорного устройства 26, приводит к изменению скорости осевого перемещения и угловой скорости вращения потока, что при прочих равных условиях может ухудшать процесс разделения сред в результате отсутствия оптимальных значений максимальной окружающей скорости потока в соответствующих сечениях вихревой трубы 6 или недостатке длины последней для осуществления процесса разделения, а также по другим вытекающим причинам. When feeding into the
При подаче в вихревое устройство 4 установки воздуха за счет энергии скоростного напора ветра максимальная эффективность разделения сред достигается путем поворота по меньшей мере вихревого устройства 4 установки при изменении направления ветра на угол ±β вокруг оси 27, обеспечивая при этом по крайней мере совпадение направления воздушного потока, создаваемого ветром, с осью 28 вихревой трубы 6 (фиг. 4), для чего по меньшей мере вихревое устройство 4 установки устанавливается с возможностью выполнения поворота на угол ±β вокруг вышеуказанной оси 27. When applying air to the
Обеспечение оптимального максимального значения окружной скорости ωмакс в сечении вихревой трубы 6, проходящем по разъему 11 частей 9, 10 последней 6, обеспечивается путем регулирования расстояния l2 между выходным сечением 2-2 завихрителя потока 1,25, смежного разъему 11 частей 9, 10 вихревой трубы 6 для выхода пристенного периферийного потока разделенной среды, и разъемом 11, при этом завихритель потока 1,25 по движению потока размещается перед вышеуказанным разъемом 11 (фиг. 1, 2).The optimal maximum value of the peripheral speed ω max in the cross section of the
При входе воздушного потока в вихревое устройство 4 под углом к оси 28 вихревой трубы 6 возникает отрицательное явление, связанное с эксцентричным смещением на выходе потока из завихрителя 1 центра 0 ("нулевой точки") в сечениях потока, вокруг которого вращаются молекулы воздуха, находящиеся в приосевой зоне вихревой трубы 6, и в котором давление газа минимальное, относительно оси 28 вихревой трубы 6 (фиг. 5, 46, 47), и он (центр 0) вместе с вихревым потоком совершает круговые движения вокруг оси 28 последней 6 (фиг. 47). Причем "нулевая точка" 0 каждого последующего сечения потока в направлении его движения оказывается повернутой на угол друг относительно друга вокруг оси 28 вихревой трубы 6. Подтверждением этому является вращение стержня 140, введенного в открытый (со стороны выхода потока воздуха) конец вихревой трубы 6 и закрепленного в подшипнике скольжения, в противоположном направлении вращению потока [4], в чем нет никакой ошибки, это подтверждается и исследованиями автора. When the air stream enters the
Поэтому с связи с изменением структуры вихревого потока при несимметричном входе воздуха в вихревую трубу 6 эффективность вихревого разделения последнего может снижаться и при периферийном выводе пристенного слоя, т.е. разделенной среды с малым процентным содержанием, из-за ухудшения организации выхода указанной среды из вихревой трубы 6 устройства 4. Для исключения вышеуказанного недостатка, связанного с организацией выхода среды из вихревой трубы 6, максимальная эффективность разделения сред может достигаться путем регулирования угла поворота ±γ перемещаемой в осевом направлении части 10 вихревой трубы 6 вокруг своей оси 28 относительно ее базового положения, при котором максимальная ширина aмакс зазора 15 (прохода), образуемого при перемещении в осевом направлении одной части 10 вихревой трубы 6 относительно другой ее части 9, измеряется по крайней мере в вертикальной плоскости симметрии 29 вихревой трубы 6 снизу последней, располагающейся по меньшей мере горизонтально, при этом ширина зазора a по периметру вихревой трубы 6 в направлении кверху последней в вышеуказанном случае уменьшается симметрично относительно вышеуказанной диаметральной плоскости 29 с обеих боковых сторон вихревой трубы 6 (фиг. 5). Для осуществления вышеуказанного регулирования перемещаемая в осевом направлении часть 10 вихревой трубы 6 выполняется с возможностью ее поворота на угол вокруг оси 28 относительно своего базового положения.Therefore, due to a change in the structure of the vortex flow with an asymmetric entry of air into the
Регулирование длины вихревой трубы 6 за счет изменения длины l4 по меньшей мере одного из ее участков последней 6 (фиг. 1, 2, 6), расположенного между смежными завихрителями потока 1, 25, путем выполнения вышеуказанного участка вихревой трубы 6 по типу "труба в трубе" с соответствующим по меньшей мере сальниковым уплотнением подвижного соединения при осевом перемещении одной из частей вихревой трубы 6 относительно другой ее части, благодаря чему обеспечивается изменение расстояния l4 между смежными завихрителями потока 1, 25, позволяет достичь оптимальной величины максимального значения окружной скорости в соответствующих сечениях вихревой трубы 6, например, во входном сечении 3-3 последующего завихрителя потока 25, смежного предыдущему 1 (фиг. 2). Последнее достигается выполнением вихревой трубы 6 с возможностью осевого перемещения (± x) одной 31 из частей 31, 32 последней относительно другой 32 ее части для изменения расстояния l4 ± x между смежными завихрителями потока 1, 25 (фиг. 6).Regulation of the length of the
В отдельных случаях эффективность работы вихревой установки может достигаться регулированием величины давления по крайней мере за каждым регулирующим запорным устройством 19, 21, 22, из установленных на отводах 23, 24 разделяемых сред из каналов 2, 3 вихревого устройства 4 и кольцевой камеры 12, охватывающей вихревую трубу 6, с помощью установленных по крайней мере на каждом из отводящих трубопроводов последовательно в направлении движения потока по меньшей мере второго регулирующего запорного устройства и отсасывающего устройства (фиг. 1, 2). In some cases, the efficiency of the vortex installation can be achieved by adjusting the pressure at least for each regulating
В состав вихревой установки может входить подвижный объект, на котором располагаются ее составные элементы. В этом случае достижение максимальной эффективности работы установки может осуществляться регулированием скорости передвижения вышеуказанного подвижного объекта, обеспечивающей достижение необходимого скоростного напора входящего в вихревую трубу 6 вихревого устройства 4 установки воздуха (фиг. 1, 2). The composition of the vortex installation may include a moving object on which its constituent elements are located. In this case, the achievement of maximum installation efficiency can be achieved by controlling the speed of movement of the above-mentioned moving object, which ensures the achievement of the necessary speed pressure entering the
При рассмотрении способа выделения горючей составляющей из воздуха и вихревой установки была рассмотрена и сама установка. Поэтому ниже рассмотрим другие особенности устройства установки, не включенные в способ ее работы. When considering a method for separating a combustible component from air and a vortex unit, the unit itself was also considered. Therefore, below we consider other features of the installation device that are not included in the way it works.
Необходимо отметить, что смещение центра 0 ("нулевой точки") в сечениях потока относительно оси 28 вихревой трубы 6 может происходить и по причине технологических отклонений размеров, формы и т.п. отдельных лопаток завихрителя потока. При строгом соблюдении технологии изготовления и установки в вихревую трубу лопаточные завихрители потока обеспечивают симметричный ввод воздуха (других сред) в вихревую трубу 6, а также выход разделяемого воздуха (сред) из каждого последующего завихрителя потока, установленного в вихревой трубе 6 вихревого устройства 4 (фиг. 1, 2, 5). It should be noted that the displacement of the center 0 ("zero point") in the flow cross sections relative to the
В зависимости от условий работы установки, производительности ее отдельных вихревых устройств и других факторов в ряде случаев для отвода пристенного периферийного потока разделенной среды, т.е. горючей составляющей, из вихревого устройства 4 целесообразным является трубопроводом отвода среды 18 с установленным на нем регулирующим запорным устройством 19 соединять кольцевую камеру 12 с герметичной емкостью 33, соединяемой трубопроводом 34 с отсасывающим устройством 35 (фиг. 7). Это позволяет выделенную горючую составляющую накапливать в вышеуказанной емкости 33. При этом на трубопроводе 34 между герметичной емкостью 33 и отсасывающим устройством 35 устанавливается по крайней мере регулирующее запорное устройство 36 (фиг. 7), что позволяет поддерживать в герметичной емкости 33 необходимое давление, являющееся оптимальным для соответствующего режима работы установки. Depending on the operating conditions of the installation, the performance of its individual vortex devices, and other factors, in some cases for the removal of a peripheral wall flow of a divided medium, i.e. of the combustible component from the
В зависимости от требований к качеству выделяемой горючей составляющей в вихревой установке трубопровод отвода пристенного периферийного потока 18 из кольцевой камеры 12 по меньшей мере одного вихревого устройства 4 с установленным на нем регулирующим запорным устройством 19 может соединяться с входом последовательно установленного вихревого устройства 37 (фиг. 8). Такое соединение наиболее целесообразно при подаче предварительной разделенной среды на повторное разделение из нескольких предыдущих вихревых устройств 4 в одно последующее устройство 37. Для возможности накопления предварительно разделенные среды в предыдущем вихревом устройстве (устройствах) трубопровод отвода среды 18 пристенного периферийного потока с установленным на нем регулирующим запорным устройством 19 по меньшей мере одного вихревого устройства 4 соединяют с герметичной емкостью 33, последовательно соединенной трубопроводом 38 с входом по меньшей мере одного вихревого устройства 39 (фиг. 9). При этом на соединяющем трубопроводе 38 целесообразно устанавливать регулирующее запорное устройство 40 (фиг. 9). Depending on the quality requirements of the combustible component emitted in the vortex installation, the pipe for draining the
Получаемая горючая составляющая из воздуха в вихревой установке может использоваться непосредственно на месте ее получения - как горючее для энергетических и других установок, но при этом качество (по количеству примесей) получаемой горючей составляющей может колебаться по разным причинам, поэтому для обеспечения качественного процесса горения топлива вместо воздуха из атмосферы в энергетической установке может использоваться получаемый одновременно с горючей составляющей в вихревой установке по меньшей мере обогащенный кислородом воздух. Получение последнего, а также разделенных кислорода и азота, возможно в рассматриваемой вихревой установке благодаря наличию центрального 2 и периферийного 3 каналов выхода разделенных сред, разделяемых между собой участком 7 трубы 2 (фиг. 1), расположенным внутри выходного участка 8 вихревой трубы 6, для выхода центрального потока. При использовании вихревой установки с единственной целью, а именно для получения горючей составляющей из воздуха, целесообразность установки вышеуказанного участка 7 трубы 2 отпадает. При этом на выходе из вихревой трубы 6 устройства 4 может устанавливаться дроссельная заслонка. Таким образом, предложенная вихревая установка является универсальной и обеспечивает ее многофункциональное использование. The resulting combustible component from the air in the vortex unit can be used directly at the place of its production - as fuel for power plants and other installations, but the quality (in terms of the amount of impurities) of the resulting combustible component can fluctuate for various reasons, therefore, to ensure a high-quality fuel combustion process, of air from the atmosphere in a power plant, at least enriched oxygen obtained simultaneously with the combustible component in the vortex plant can be used air. Obtaining the latter, as well as separated oxygen and nitrogen, is possible in the considered vortex installation due to the presence of the central 2 and peripheral 3 channels of the output of the separated media, separated by a
Входное сечение 4-4 завихрителя потока 1, расположенного на входном участке 5 вихревой трубы 6 устройства 4, может совпадать с входным сечением 5-5 последней (фиг. 10), а также вышеуказанное сечение 4-4 завихрителя потока 1 может быть смещено на величину b в направлении движения потока относительно входного сечения 5-5 вихревой трубы 6 (фиг. 11), что определяется условиями работы вихревой установки, в том числе организацией подачи воздуха в вихревую трубу 6, а также другими факторами. The input section 4-4 of the
Для улучшения использования кинетической энергии ветра на подачу и закрутку воздуха в вихревой трубе 6 часть 41 входного участка 5 последней 6 устройства 4, расположенного по крайней мере между входным сечением 5-5 вихревой трубы 6 и входным сечением 4-4 завихрителя потока 1, расположенного на входном участке 5 вихревой трубы 6, в направлении движения потока воздуха выполняется в форме конфузора 42 (фиг. 12). При этом на внутренней поверхности 43 конфузорного участка 42 вихревой трубы 6 могут размещаться лопатки 44, обеспечивающие закрутку входящего в него потока воздуха и повышающие тем самым эффективность в использовании энергии ветра. Направление вышеуказанной закрутки потока воздуха совпадает с направлением закрутки потока в завихрителе потока 1, установленном на входном участке 5 вихревой трубы 6 (фиг. 12). To improve the use of kinetic wind energy for supplying and swirling air in the
Для осуществления поворота вихревой трубы 6 в соответствии с изменением направления ветра под воздействием последнего по крайней мере с обеих сторон вихревой трубы 6 по меньшей мере симметрично ее диаметральной плоскости, располагающейся в рабочем состоянии установки по крайней мере вертикально, выполняются продольные ребра 45 в форме крыльев с обтекаемыми обводами и соответственно торцами 46, обращенными в сторону входа воздуха в вихревую трубу 6 (фиг. 13). Обеспечение поворота вихревой трубы 6 может достигаться и другими путями. To perform the rotation of the
Обеспечение стабильной работы вихревой установки при использовании энергии ветра для ее работы может достигаться тем, что по меньшей мере одно вихревое устройство 4 соединяется с емкостью 47, выполненной по меньшей мере в форме обтекаемого со стороны набегающего потока воздуха крыла, расположенного по меньшей мере симметрично относительно диаметральной плоскости вихревого устройства 4, при этом в указанном случае и рабочем состоянии установки входной торец 48 емкости 47, обращенной навстречу потоку воздуха, занимает по крайней мере вертикальное положение и в нем выполняется по меньшей мере одно отверстие 49, через которое внутреннее пространство емкости 47 сообщается с наружной средой (атмосферой). Через входное отверстие вихревой трубы 6 вихревое устройство 4 сообщается с внутренним пространством вышеуказанной емкости (фиг. 14). Благодаря вертикальному положению входного торца 48 емкости 47, когда последняя располагается на вращающейся опоре, обеспечивается возможность осуществления ее поворота на угол ±β вокруг оси 50 под воздействием набегающего на емкость потока воздуха, создаваемого ветром. Ensuring the stable operation of the vortex installation when using wind energy for its operation can be achieved by the fact that at least one
Для увеличения производительности вихревой установки по меньшей мере два вихревых устройства 4 могут соединяться параллельно с емкостью 47, т.е. для параллельной работы (фиг. 14). Соединение вихревого устройства 4 с емкостью 47 может осуществляться различными путями. Так, входной торец 51 каждого вихревого устройства 4 может быть герметично соединен по меньшей мере с кормовым торцем 52 емкости 47 (фиг. 14); по меньшей мере часть вихревого устройства 4 со стороны входа в него может размещаться внутри емкости 47, а герметичное соединение его с емкостью 47 выполняется в указанном случае по наружной поверхности устройства 4 (фиг. 14); по крайней мере каждое вихревое устройство 4 может быть соединено с емкостью 47 по меньшей мере с помощью трубопровода 53 (фиг. 15). To increase the productivity of the vortex installation, at least two
В общем случае емкость 47 может выполняться различной формы, что определяется, в первую очередь, способом обеспечения поворота вихревого устройства 4 при изменении направления ветра, вместе с которым поворачивается и емкость 47, так как вышеуказанный поворот вихревого устройства 4 вместе с емкостью 47 может осуществляться под воздействием силы ветра на обтекаемое тело ( в нашем случае емкость с вихревой трубой), а также обеспечивается механическим приводом. Размеры емкости 47 зависят от производительности вихревой установки и выбираются из условия обеспечения ее устойчивой и надежной работы. In the general case, the
Установка на каждый трубопровод 53, соединяющий по крайней мере каждое вихревое устройство 4 с емкостью 47, регулирующего запорного устройства 54 (фиг. 15) позволяет достичь наиболее стабильной работы вихревой установки в сравнении с вышеуказанными способами соединения емкости 47 с вихревым устройством 4. The installation on each
Расположение по меньшей мере части вихревого устройства 4 со стороны входа в него внутри емкости 47 позволяет уменьшить габариты вихревой установки и в некоторой степени повысить эффективность использования энергии ветра для ее работы. The location of at least part of the
При недостаточном скоростном напоре ветра, не обеспечивающем нормальную работу вихревой установки, подача воздуха из емкости 47 в каждое вихревое устройство 4, которое работает параллельно, может осуществляться нагнетающим устройством 55, соединенным с первым 47 и 4 с помощью входного в него участка 56 и выходного из него участка 57 обводного трубопровода 58. При этом между емкостью 47 и каждым нагнетающим устройством 4 устанавливаются регулирующие запорные устройства 59, 60 (фиг. 16). Работа нагнетающего устройства 55 происходит при закрытом регулирующем запорном устройстве 54 (устройствах), установленном на трубопроводе 53, обеспечивающем прямую подачу воздуха из емкости 47 в вихревое устройство 4. С помощью регулирующих запорных устройств 59, 60 путем их регулирования обеспечивается оптимальный режим работы вихревой установки, а также достигается при достаточной силе ветра для нормальной работы установки отключение нагнетающего устройства 55. With insufficient high-speed wind pressure, which does not ensure the normal operation of the vortex unit, the air supply from the
При вышеописанном случае, т. е. при недостаточном скоростном напоре ветра, между емкостью 47 и вихревыми устройствами 4 может устанавливаться нагнетающее устройство 55, обеспечивающее подачу воздуха по меньшей мере к каждым двум параллельно включенным вихревым устройствам 4, чем достигается компактность установки при увеличении ее производительности за счет увеличения количества вихревых устройств 4. При этом между емкостью 47 и каждым нагнетающим устройством 55, а также между последним 55 на участке 57 до разветвления трубопровода 58 в направлении движения потока и по меньшей мере каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4 устанавливаются регулирующие запорные устройства 59, 60 (фиг. 17). In the case described above, i.e., with insufficient high-speed wind pressure, a
В последнем случае вместо установки одного регулирующего запорного устройства 60 между нагнетающим устройством 55 и по меньшей мере каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4 на участке до разветвления трубопровода 58 в направлении движения потока может быть установлено регулирующее запорное устройство 61 между нагнетающим устройством 55 и каждым вихревым устройством 4 (фиг. 18), а также вышеуказанные регулирующие запорные устройства 60, 61 могут устанавливаться одновременно как на участке 57 обводного трубопровода 58 до его разветвления в направлении движения потока и по меньшей мере каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4, так и на входе в каждое вихревое устройство 4 (фиг. 19), что повышает возможности обеспечения оптимальных условий работы каждого вихревого устройства 4 в отдельности. In the latter case, instead of installing one control shut-off
Дальнейшее расширение возможностей для обеспечения оптимального режима работы каждого вихревого устройства 4 установки достигается тем, что емкость 47 по крайней мере дополнительно последовательно в направлении движения потока может соединяться с помощью участков 56, 57 свободного трубопровода 58 с нагнетающим устройством 55, которое соединяется с герметичной промежуточной емкостью 62, а последняя в свою очередь соединяется с входом по меньшей мере в одно вихревое устройство 4 индивидуальным для последнего 4 участком 63 обводного трубопровода 58, при этом между емкостью 47 и нагнетающим устройством 55, между последним 55 и герметичной промежуточной емкостью 62, а также между последней 62 и каждым вихревым устройством 4 устанавливаются регулирующие запорные устройства 59, 64, 65 (фиг. 20). Further expanding the capabilities to ensure the optimal operation of each
С целью достижения компактности вихревой установки при увеличении ее производительности и сохранения преимущества вышеописанной установки вместо установки отдельной герметичной промежуточной емкости 62 может устанавливаться одна герметичная промежуточная емкость 62, соединенная с, по меньшей мере, двумя параллельно установленными (работающими) вихревыми устройствами 4 с помощью участка 63 обводного трубопровода 58, разветвляющегося в соответствии с вышеуказанным на две ветви, при этом между емкостью 47 и нагнетающим устройством 55, между последним 55 и герметичной промежуточной емкостью 62, а также между последней 62 на участке до разветвления обводного трубопровода 58 в направлении движения потока и, по меньшей мере, каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4 устанавливаются регулирующие запорные устройства 59, 64, 65 (фиг. 21). In order to achieve the compactness of the vortex unit while increasing its productivity and preserving the advantages of the above-described installation, instead of installing a separate sealed
Вместо установки регулирующего запорного устройства 65 между герметичной промежуточной емкостью 62 и, по меньшей мере, каждыми двумя параллельно включенными вихревыми устройствами 4 на участке до разветвления обводного трубопровода 58 и направлении движения потока (фиг. 21) регулирующее запорное устройство 66 может устанавливаться между герметичной промежуточной емкостью 62 и каждым вихревым устройством 4 (фиг. 22), а также вышеуказанные регулирующие запорные устройства 65, 66 могут устанавливаться одновременно как на участке 63 обводного трубопровода 58 до его разветвления в направлении движения потока между герметичной промежуточной емкостью 62 и по меньшей мере каждыми двумя параллельно установленными (работающими) вихревыми устройствами 4, так и на входе в каждое вихревое устройство 4 (фиг. 23), что расширяет возможности для достижения оптимальных условий работы каждого вихревого устройства 4 в отдельности в установке. Instead of installing a control shut-off
Кроме перечисленных схемных решений соединения отдельных элементов вихревой установки могут использоваться и другие схемные решения их соединения. In addition to the listed circuit solutions for connecting the individual elements of the vortex unit, other circuit solutions for their connection can be used.
Для обеспечения возможности работы вихревой установки независимо от наличия ветра в участок 57 трубопровода 58, соединяющего регулирующее запорное устройство 59, расположенное на стороне входа в нагнетающее устройство 55, с последним 55 врезается участок трубопровода 67, сообщающий всасывающую полость нагнетающего устройства 55 с окружающей средой (атмосферой) через регулирующее запорное устройство 68 (фиг. 16-23), которое при использовании энергии ветра для работы вихревой установки находится в закрытом состоянии. При поступлении воздуха в нагнетающее устройство 55 по трубопроводу 67 регулирующие запорные устройства 54, 59 находятся в закрытом состоянии. To enable the vortex unit to operate regardless of the wind in the
Улучшение условий входа воздуха под напором ветра достигается путем установки на входе по крайней мере каждого входного отверстия 49 в торце 48 емкости 47 конфузорного участка 70, герметично соединяемого по периметру вышеуказанного отверстия 49 с торцем 48 емкости 47, при этом конфузорный участок 70 располагается с наружной стороны емкости 47 (фиг. 24). Для компактности установки вышеуказанный конфузорный участок 70 может по меньшей мере частью своей длины (частично), а в отдельных случаях и целиком входить внутрь емкости 47 (фиг. 25). The improvement of the air inlet conditions under the pressure of the wind is achieved by installing at the entrance of at least each
Для лучшего использования скоростного напора, создаваемого ветром, к кромке 69, расположенной по периметру по крайней мере каждого входного отверстия 49, выполненного во входном торце 48 емкости 47, может примыкать входной для воздуха, поступающего внутрь емкости 47, диффузорный участок 71, герметично соединенный с вышеуказанным торцем 48 емкости 47 и размещенный с ее наружной стороны (фиг. 26). Наличие вышеуказанного диффузорного участка 71 на входе в каждое входное отверстие емкости 47 позволяет поддерживать внутри последней более высокое давление по сравнению с отсутствием такого участка 71 при прочих равных условиях. С целью достижения компактности установки диффузорный участок 71 по меньшей мере частью своей длины (частично), а в отдельных случаях и целиком может входить внутрь емкости 47 (фиг. 27). In order to make better use of the speed pressure created by the wind, to the
Эффективное использование энергии ветра для работы вихревой установки достигается при совместном использовании конфузорного 70 и диффузорного 71 участков емкости 47, при этом к выходному торцу 72 по крайней мере каждого конфузорного участка 70 может примыкать диффузорный участок 71 (фиг. 28) или, наоборот - к входному торцу 73 по крайней мере каждого диффузорного участка 71 может примыкать конфузорный участок 70 (фиг. 29). Выбор соединения вышеуказанных участков 70, 71 определяется требованиями к вихревой установке и ее технологичностью изготовления, а также другими возможными условиями. Efficient use of wind energy for the operation of the vortex unit is achieved by using
Для уменьшения входных потерь энергии ветра входной торец 74 с входной кромкой 75 вихревой трубы 6 (фиг. 10, 11); входной торец 76 конфузорного участка 70 емкости 47 (фиг. 24), а также входной торец 77 диффузорного участка 71 емкости 47 (фиг. 26) в соответствующих случаях выполняются с острой входной кромкой, обращенной навстречу движения потока воздуха. В зависимости от скоростного напора ветра, требуемой производительности вихревой установки, а также в иных случаях целесообразным является устанавливать в соответствующих случаях запорное по крайней мере автоматически срабатывающее устройство по крайней мере на каждое отверстие 49, выполненное во входном торце 48 емкости 47 (фиг. 14); по крайней мере на входе в каждый конфузорный участок 70 емкости 47 (фиг. 24, 25, 28, 29), а также по крайней мере на входе в каждый диффузорный участок 71 емкости 47 (фиг. 26, 27). To reduce the input wind energy losses, the
Для возможности использования вихревой установки в более широком диапазоне изменения входных параметров воздуха, что определяется силой ветра, барометрическим давлением, временем года (температура воздуха) и другими факторами, каждый завихритель потока 1, 25 вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 может выполняться съемным (фиг. 1, 2), что позволяет при необходимости производить изменения в количестве работающих завихрителей потока. При этом вихревая труба 6 (трубы) может снабжаться по крайней мере несколькими сменными комплектами завихрителей потока 1, 25, отличающимися между собой характеристиками завихрителей потока, а по крайней мере каждый завихритель потока 1, 25 выполняется съемным. For the possibility of using a vortex unit in a wider range of changes in the input air parameters, which is determined by wind force, barometric pressure, season (air temperature) and other factors, each
При относительно больших размерах вихревых труб 6 для предотвращения возможности смешения подвергнувшихся разделению компонентов воздуха или других сред, в зависимости от назначения установки, на предыдущем участке вихревой трубы 6 до входа в последующий завихритель потока 25 (фиг. 2) по крайней мере в каждом лопаточном завихрителе потока 1, 25, установленном в вихревой трубе 6 вихревого устройства 4, по крайней мере каждый канал 78, образованный двумя смежными лопатками 79, может быть разделен по меньшей мере на два канала 80, 81 боковым участком 82 в соответствии с вышеуказанным одного по меньшей мере цилиндрического пустотелого тела вращения 83 (фиг. 30), соосного вихревой трубе 6 вихревого устройства 4, а по меньшей мере каждый периферийный канал 81, расположенный между по крайней мере каждыми двумя смежными лопатками 79, может быть разделен по меньшей мере одной перегородкой 84, расположенной в последнем случае между боковыми сторонами (поверхностями) двух смежных лопаток 79 (фиг. 30). Геометрическая форма перегородок, делящих межлопаточные каналы 78, их количество в каждом межлопаточном канале 78 и другие характеристики определяются вышеприведенными условиями и могут быть различными. Кроме того, сам принцип разделения на каналы межлопаточного пространства может быть иным. With the relatively large size of the
Улучшение условий входа потока воздуха в завихритель потока 1, 25 достигается тем, что каждый торец 85, 86, обращенный навстречу потоку, каждой перегородки 82, 84, выполненной в каждом канале 78, 81 лопаточного завихрителя потока 1, 25, образованном двумя смежными лопатками 79, выполняется заостренным (фиг. 30). Количество перегородок между каждыми двумя смежными лопатками 79 завихрителя потока 1, 25 определяется достигаемым результатом на основании опытных данных. Improving the conditions for entering the air flow into the
В ряде случаев, и в частности при больших геометрических размерах вихревой трубы 6, целесообразным может быть использование варианта выполнения лопаточных завихрителей потока 1, 25, когда по крайней мере каждый из них выполняется с центральным по меньшей мере цилиндрическим и соосным вихревой трубе 6 отверстием (проходом) 88 по меньшей мере для прохода части потока (фиг. 31). В зависимости от функций, выполняемых вихревой установкой, центральный проход (канал 2) может быть использован для возможности размещения завихрителей потока за его входным сечением по движению потока. При этом лопатки 87 могут размещаться снаружи кольцеобразного элемента 90, внутренняя поверхность которого образует отверстие 89 по меньшей мере для прохода части потока, а торец 91 элемента 90, обращенный навстречу потоку, выполняется заостренным (фиг. 32). При этом завихрители потока с центральным отверстием могут чередоваться с ранее рассмотренными, т.е. без центрального отверстия, а также проходное сечение последнего может уменьшаться в направлении движения потока у каждого последующего завихрителя потока. Возможны и другие варианты выполнения и установки завихрителей потока с центральным отверстием в вихревой трубе 6. In some cases, and in particular with large geometrical dimensions of the
Внутренняя поверхность вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 может выполняться по меньшей мере цилиндрической формы (фиг. 1, 2). Однако в необходимых случаях, зависящих от разных факторов, она может выполняться на отдельных ее участках иной формы. The inner surface of the
Крепление и установка завихрителей потока в вихревой трубе 6 может осуществляться различными способами с осуществлением фиксации завихрителей потока от проворачивания их вокруг оси вихревой трубы 6 под воздействием набегающего потока воздуха. Причем в последовательно работающих вихревых трубах крепление завихрителей потока может выполняться по-разному, так как и степень разделения воздуха в соответствующем вихревом устройстве будет своя. The fastening and installation of the flow swirls in the
Для интенсификации процесса выделения горючей составляющей из воздуха, а также при многофункциональном использовании вихревой установки, интенсификации процесса разделения азота от кислорода, который необходим для сгорания топлива в энергетических и других установках, происходящего при максимальном значении окружной скорости в сечениях потока, меньшем ее критического значения, целесообразно по меньшей мере на части длины вихревой трубы 6 вихревого устройства 4, расположенной на стороне входа потока воздуха в последнюю 6, выполнить периферийные каналы 92 в стенке ее, сообщенные в каждом своем сечении (на всей их длине) с внутренним пространством вихревой трубы 6, создающие сопротивление вращательному движению потока (фиг. 33, 34). Такие каналы 92 ускоряют процесс замещения менее тяжелых частиц воздуха или другой среды тяжелыми в направлении к оси вращения потока. For the intensification of the process of separation of a combustible component from the air, as well as for the multifunctional use of a vortex unit, the intensification of the process of separation of nitrogen from oxygen, which is necessary for fuel combustion in power plants and other plants, occurring at a maximum value of the peripheral velocity in the flow cross sections less than its critical value, it is advisable to perform
Форма сечения каналов 92 может быть различной, в том числе она может быть цилиндрической (фиг. 33); может быть прямоугольной формы (фиг. 34) и иной формы. Ось каждого канала может совпадать с плоскостью продольного сечения вихревой трубы 6, при этом каналы 92 размещаются симметрично относительно оси последней 6 (фиг. 3, 33, 34), а также каждый канал 92 может выполняться винтовым (фиг. 3, 33, 34). В последнем случае направление закрутки каждого винтового канала 92 может как совпадать с направлением вращения потока воздуха, так и может быть противоположно направлению закрутки потока воздуха. Выбор способа торможения вращающегося потока, благодаря чему более тяжелые частицы воздуха за счет потери окружной скорости ускоряют свое движение к оси вращения потока, производится на основании экспериментальных исследований. The cross-sectional shape of the
В зависимости от назначения вихревой установки, ее конструктивного выполнения и состава входящих в нее элементов, для улучшения регулировочных характеристик первой, а также для возможности взятия проб среды и другим условиям выход 24 периферийного потока из вихревой трубы с вихревого устройства 4 при работе установки может сообщаться с атмосферой через регулирующее запорное устройство (фиг. 1). Depending on the purpose of the vortex installation, its design and the composition of its constituent elements, to improve the control characteristics of the first, as well as to be able to take samples of the medium and other conditions, the
С целью возможности перенастройки вихревого устройства 4 на другой режим разделения сред, определяемый многими факторами, в том числе и процентным содержанием разделяемых сред в потоке, целесообразно входной участок 7 трубы 2 для выхода центрального потока разделенной среды из вихревой трубы 6 снабжать набором сменных диафрагм 93 с по крайней мере цилиндрическим отверстием 94, соосным вихревой трубе 6, отличающихся друг от друга по меньшей мере размерами проходного сечения отверстия 94 для выхода центрального потока (фиг. 35). Выходной торец 95 каждой сменной диафрагмы 93 выполняется с острой входной кромкой 96, по крайней мере совпадающей с поверхностью 97, описанной радиусом r1 отверстия 94 диафрагмы 93 (фиг. 35). С целью расширения диапазона использования вихревой установки острая входная кромка 96 торца 95 диафрагмы 93 может располагаться на радиусе, отличном от вышеуказанного радиуса r1.In order to be able to reconfigure the
В зависимости от назначения вихревой установки, размеров ее каждого вихревого устройства 4, производительности, состава разделяемых сред, способа регулировки, конструкции и ряда других факторов целесообразным является выполнение выходного участка отвода 3 периферийного потока, расположенного за выходным сечением 6-6 вихревой трубы 6 вихревого устройства 4, в форме расширенной части, представляющей из себя камеру 98, через внутреннее пространство которой проходит трубопровод отвода 2 центрального потока разделенного воздуха, а выход вышеуказанного трубопровода 2 наружу камеры 98 при этом выполняется по меньшей мере через сальниковое уплотнение 99 в стенке последней 98 (фиг. 1). В необходимых случаях на выходе периферийного потока из вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 может устанавливаться дроссельная заслонка, через тело которой проходит труба отвода 2, с обеспечением их взаимного осевого перемещения и герметичности этого подвижного соединения. Depending on the purpose of the vortex installation, the dimensions of each
В зависимости от назначения вихревой установки, ее конструктивного выполнения и состава входящих в нее элементов, для возможности взятия проб среды, улучшения регулировочных характеристик и другим условиям камера 98 может быть сообщена индивидуальным трубопроводом отвода 100 с атмосферой, на выходе из которого устанавливается регулирующее запорное устройство 101 (фиг. 1). Depending on the purpose of the vortex unit, its structural design and the composition of its constituent elements, for the possibility of taking medium samples, improving regulatory characteristics and other conditions, the
Выход периферийного потока из вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 по периферийному каналу 3 по крайней мере индивидуальным трубопроводом 100 также может сообщаться с атмосферой, при этом на нем устанавливается регулирующее запорное устройство 101 (фиг. 1). The output of the peripheral flow from the
Для обеспечения универсальности вихревой установки и возможности ее работы в оптимальных условиях при изменении параметров входящего в вихревую трубу 6 устройства 4 воздуха и других сред улучшение ее регулировочных качеств достигается тем, что по крайней мере камера 98 по меньшей мере одного вихревого устройства 4, в которую выходят периферийный поток, по меньшей мере соединяется трубопроводом отвода 24 с отсасывающим устройством 102 (фиг. 1). При использовании энергии ветра для работы вихревой установки и поддержании при этом в камере 98 (камерах) давления ниже атмосферного для создания разрежения в последней 98 в качестве отсасывающего устройства может быть использован по меньшей мере один (зависит от производительности) специально спроектированный воздушный эжектор, использующий для своей работы кинетическую энергию ветра. To ensure the versatility of the vortex unit and the possibility of its operation under optimal conditions when changing the parameters of the
В ряде случаев и прежде всего при большой производительности установки целесообразно по крайней мере камеру 98 по меньшей мере одного вихревого устройства 4 соединять трубопроводом отвода 24 с герметичной емкостью 103, а последнюю 103 соединять трубопроводом 104 с отсасывающим устройством 105 при установке на трубопровод 104 регулирующего запорного устройства 106 (фиг. 36). В указанном случае также целесообразно для улучшения возможности регулировки вихревой установки по крайней мере на каждом индивидуальном участке отвода 24 периферийного потока каждого вихревого устройства 4, соединяющего устройство 4 с герметичной емкостью 103, устанавливать регулирующее запорное устройство 22, 107 (фиг. 37). In some cases, and especially with a large installation capacity, it is advisable to connect at least one
При соединении трубопровода отвода 23 центрального потока разделенной среды из вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 с рядом последовательно включенных элементов целесообразно вышеуказанный трубопровод отвода 23 сообщать по крайней мере ответвляющимся участком 108 трубопровода 23 с атмосферой (фиг. 36). При этом на ответвленном участке 108 трубопровода отвода 23 центрального потока из вихревой трубы 6 устанавливается регулирующее запорное устройство 109 (фиг. 36). When connecting the
При многофункциональном использовании вихревой установки, и в частности для разделения азота и кислорода, которые по молекулярной массе отличаются незначительно, целесообразно после выделения горючей составляющей из воздуха продолжать разделение вышеуказанных компонентов воздуха, для чего за разъемом 11 вихревой трубы 6 в направлении движения потока устанавливается по меньшей мере один завихритель потока 110, обеспечивающий дозакрутку потока разделяемых сред (фиг. 2). Количество вышеуказанных компонентов, внутреннего диаметра вихревой трубы 6 и ряда других факторов и определяется на основании опытных исследований. In the multifunctional use of the vortex unit, and in particular for the separation of nitrogen and oxygen, which differ slightly in molecular weight, it is advisable to continue the separation of the above air components after separation of the combustible component from the air, for which, at the
При разделении многокомпонентной среды и выходе через центральный отвод 2 среды, подлежащей дальнейшему разделению в установке, целесообразно для обеспечения эффективной ее работы и компактности центральный отвод 2 разделенной среды из вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 выполнить составным, состоящим из двух соосных частей 111, 112, при этом внутри части 111 отвода 2, расположенной на стороне выхода потока из вихревой трубы 6, устанавливается по меньшей мере один завихритель потока 113, обеспечивающий по крайней мере закрутку входящего в вышеуказанную часть 111 отвода 2 потока среды, а вторая часть 112 отвода 2 центрального потока выполняется в форме трубы 114, наружный радиус r2 которой меньше внутреннего радиуса r3 первой части 111 отвода 2, проходящей внутри (через) тела дроссельной заслонки 115, установленной на выходе из первой части 111 отвода 2 (фиг. 38).When separating a multicomponent medium and exiting through the
Как отмечалось выше, для обеспечения универсальности установки и возможности ее работы в оптимальных условиях при изменении параметров входящего в вихревую трубу 6 устройства 4 воздуха и других сред улучшение ее регулировочных качеств достигается тем, что трубопровод 23 отвода 2 центрального потока разделенной среды из вихревой трубы 6 по меньшей мере одного вихревого устройства 4 может соединяться с последовательно устанавливаемым отсасывающим устройством 116 (фиг. 1). As noted above, to ensure the universality of the installation and the possibility of its operation under optimal conditions when changing the parameters of the air and
В целях обеспечения большей универсальности и улучшения эксплуатационных и регулировочных качеств установки трубопровод 23 отвода 2 центрального потока разделенной среды из вихревой трубы 6 по меньшей мере одного вихревого устройства 4 может соединяться с герметичной емкостью 117, а последняя 117 соединяется трубопроводом 118 с отсасывающим устройством 119, а на трубопроводе 118 между герметичной емкостью 117 и отсасывающим устройством 119 устанавливается регулирующее запорное устройство 120 (фиг. 37). Для возможности оптимизации работы каждого в отдельности вихревого устройства 4 по крайней мере на каждом индивидуальном участке 23, 121 отвода 2 центрального потока каждого вихревого устройства 4, соединяющего последнее с герметичной емкостью 117, устанавливается регулирующее запорное устройство 21, 122 (фиг. 39). In order to ensure greater versatility and improve the operational and regulatory qualities of the installation, the
Установка по меньшей мере одного вихревого устройства 4 установки с возможностью его поворота (±β) вокруг оси с помощью специально выполненного поворотного устройства 123 позволяет при изменении направления движения ветра под силовым воздействием последнего осуществлять поворот вихревого устройства 4, обеспечивая максимальную эффективность в использовании кинетической энергии ветра, входящего в вихревую трубу 6 вышеуказанного устройства 4, за счет по крайней мере достижения совпадения направления ветра с осью 28 вихревой трубы 6 устройства 4 (фиг. 13). The installation of at least one
При этом поворот вышеуказанного специально выполненного поворотного устройства 123 может выполняться механическим приводом для обеспечения вышеуказанной цели, т.е. обеспечения по крайней мере совпадения направления ветра с осью 28 вихревой трубы 6 вихревого устройства 4 (фиг. 4). Moreover, the rotation of the above specially made
Кроме того, при необходимости вихревая установка может выполняться с возможностью обеспечения вышеуказанного поворота (±β) вихревого устройства 4 как одним из вышеуказанных способов, так и другим, за счет отключения механического привода при обеспечении ее поворота под силовым воздействием ветра. In addition, if necessary, the vortex installation can be performed with the possibility of ensuring the above rotation (± β) of the
При поступлении воздуха в вихревое устройство 4 из емкости 47, расположенной перед входом в вихревое устройство, вышеуказанная емкость 47 может устанавливаться на поворотной платформе 124, снабженной поворотным устройством 123, обеспечивающим поворот платформы 124 (±β) с вышеуказанной емкостью 47 при изменении направления движения ветра под силовым воздействием последнего, для чего сама емкость 47 выполняется по меньшей мере в форме обтекаемого со стороны набегающего потока воздуха крыла, иными словами, выполняется обтекаемой формы, обеспечивающей симметричное ее обтекание набегающим потоком воздуха (фиг. 14, 15), а при изменении направления движения ветра обеспечивает по крайней мере совпадение направления ветра с осью 125 симметрии поперечного сечения емкости 47. When air enters the
Вышеуказанная емкость 47, установленная на поворотной платформе 124, снабженной поворотным устройством 123, может приводиться в действие при изменении направления ветра с помощью механического привода (фиг. 14). Также поворот емкости 47 с платформой 124 на поворотном устройстве 123 может осуществляться в зависимости от условий работы вихревой установки как под силовым воздействием ветра, так и с помощью механического привода, для чего механический привод снабжается рассоединительным от поворотного устройства механизмом для его отключения при необходимости. При вышерассмотренных случаях на определенных участках для отвода горючей составляющей или смеси компонентов воздуха и т.п. в качестве трубопроводов используются гибкие шланги, обеспечивающие свободу для выполнения необходимого поворота соответствующего поворотного устройства установки на угол ±β . The
На поворотной платформе 124 могут устанавливаться герметично соединенные по меньшей мере одно вихревое устройство 4 и емкость 47, выполненная аналогично вышеприведенному, причем поворот платформы 124, снабженной поворотным устройством 123, на угол ±β вокруг оси с вышеуказанными вихревым устройством 4 и емкостью 47 при изменении направления движения ветра может осуществляться под силовым воздействием последнего по крайней мере для совпадения направления ветра с осью 23 вихревого устройства (фиг. 14), а также поворотное устройство 123 может приводиться в действие при изменении направления движения ветра с помощью механического привода (фиг. 14). At least one
Элементы вихревой установки могут размещаться на поворотной платформе 126, обеспечивая ее компактность, платформа 126 при этом снабжается поворотным устройством 127, обеспечивающим ее поворот на угол ±β вокруг оси 128 при изменении направления движения ветра под силовым воздействием последнего (фиг. 40), а также поворотное устройство 127 может приводиться в действие с помощью механического привода (фиг. 40). Кроме того, оба способа обеспечения поворота платформы 126 могут при необходимости использоваться для одной и той же вихревой установки. The elements of the vortex installation can be placed on the
С целью увеличения скоростного напора воздуха, поступающего в вихревое устройство 4 (устройства), вихревая установка может включать в себя искусственно созданную аэродинамическую трубу 129, являющуюся "ловушкой ветра", внутри которой размещаются составные элементы вихревой установки (фиг. 41). При этом искусственно созданная аэродинамическая труба 129 устанавливается на специально выполненном поворотном устройстве 130, обеспечивающем ее поворот на угол ±β вокруг оси 131 при изменении направления движения ветра под силовым воздействием последнего (фиг. 41), а также поворот аэродинамической трубы 129 на поворотном устройстве 130 при изменении направления движения ветра может осуществляться с помощью механического привода (фиг. 41), или может обеспечиваться возможность использования того или иного способа в зависимости от наличия ветра, для чего механический привод снабжается отключающим устройством. In order to increase the velocity head of the air entering the vortex device 4 (device), the vortex installation may include an artificially created
Для исключения поломки вихревой установки и по другим причинам по крайней мере каждое поворотное устройство 123, 127, 130 может снабжаться ограничителями поворота, обеспечивающими возможность поворота устройства на определенный максимальный фиксированный угол в обе стороны от среднего базового положения установки (фиг. 4, 13, 14, 40, 41). При необходимости максимальный угол поворота может быть изменен, для чего ограничители поворота снабжаются специальным регулировочным устройством. Для повышения надежности и устойчивости работы вихревой установки в ее состав могут входить устройства, обеспечивающие плавность поворота по крайней мере каждого поворотного устройства. To prevent breakdown of the vortex unit and for other reasons, at least each
В связи с малым процентным содержанием горючей составляющей в воздухе для промышленного получения первой вихревые устройства 4 могут по меньшей мере собираться в пучки и размещаться по месту монтажа установки по меньшей мере в коридорном порядке и соединяться по меньшей мере для параллельной работы (фиг. 1, 2), а также могут размещаться по меньшей мере в шахматном порядке и соединяться по меньшей мере для параллельной работы (фиг. 1, 2), а также могут размещаться в ином порядке. При этом в зависимости от процентного содержания примесей в горючей составляющей вихревые устройства в установке могут соединяться как для параллельной работы, так и для последовательной работы, с целью повышения качества горючей составляющей, получаемой в вихревой установке. Due to the low percentage of the combustible component in the air for industrial production of the first, the
В состав вихревой установки может входить подвижный объект, на котором размещаются ее составные элементы и при движении которого создается скоростной напор воздуха, обеспечивающий подачу его в каждое вихревое устройство 4 и его закрутку при движении внутри вихревой трубы 6 соответствующего устройства 4 (фиг. 1, 2). Наличие такого подвижного объекта в установке значительно расширяет диапазон использования ее, включая транспорт. The composition of the vortex installation may include a movable object, on which its components are placed and during the movement of which a high-speed air pressure is created, which ensures its supply to each
В зависимости от производительности вихревого устройства 4 установки, а соответственно герметических размеров вихревой трубы 6, количества выделяемого с малым процентным содержанием в среде компонента и других факторов конструктивное выполнение прохода 15 между смежными торцами 16, 17 частей 9, 19 вихревой трубы 6 может быть различным. Так, все точки кромки 132 торца 16 части 9 вихревой трубы 6, расположенной на стороне входа в последнюю 6, полученной от пересечения поверхности вышеуказанного торца 16 с внутренней поверхностью вышеуказанной 9 части вихревой трубы 6, могут быть расположены на расстоянии c, отсчитываемом от оси 28 вихревой трубы 6 в радиальном направлении, большем расстояния d, на котором расположены все точки кромки 133 торца 17, смежного вышеуказанному торцу 16, другой части 10 вихревой трубы 6, расположенной на стороне выхода из последней 6, при этом последняя кромка 133 торца 17 получена аналогичным вышеприведенным путем, а вышеуказанные торцы 16, 17 частей 9, 10 вихревой трубы 6 образуют кольцевой проход 15 для выхода пристенного периферийного потока разделенной среды (фиг. 2); все точки вышеуказанной кромки 132 торца 16 части 9 вихревой трубы 6 могут располагаться на расстоянии c, меньшем расстояния d, на котором расположены все точки кромки 133 торца 17 части 10 вихревой трубы 6 (фиг. 2), а также кромки 132, 133 смежных торцев 16, 17 частей 9, 10 вихревой трубы 6, полученные от пересечения внутренних поверхностей вышеуказанных частей 9, 10 вихревой трубы 6 с поверхностями соответствующих торцев 16, 17, могут располагаться на одной и той же цилиндрической поверхности c=d (фиг. 2). Depending on the productivity of the
В первом случае (c>d) выступающая кромка 133 торца 17 части 10 вихревой трубы 6, обращенная навстречу потока, обеспечивает снятие тонкого пристенного периферийного слоя разделенной среды, движущейся у поверхности части 9 вихревой трубы 6, причем ширина прохода 15 для разделенной среды между смежными торцами 16, 17 оказывается минимальной в сравнении с другими вариантами соотношения величин c и d при прочих равных условиях. In the first case (c> d), the protruding edge 133 of the
Во втором случае (c<d) вышеуказанная ширина прохода 15 оказывается максимальной. Причем при этом возрастает и количество примесей, поступающих с разделенной средой в кольцевую камеру 12 для выхода пристенного периферийного потока. Третий случай (c=d) занимает промежуточное положение между двумя вышерассмотренными. In the second case (c <d) the above width of the
Выбор геометрических характеристик, формы поверхностей частей 9, 10 вихревой трубы 6 достигаются на основании опытных исследований. Причем конструктивные приемы, обеспечивающие выполнение вышеуказанных вариантов частей 9, 10 вихревой трубы с соответствующими кромками 132, 133 торцев 16, 17 вышеуказанных частей вихревой трубы, могут быть различными, т.е. достигаться разными путями. The choice of geometric characteristics, the shape of the surfaces of the
В целях обеспечения контроля за работой вихревой установки по выделению горючей составляющей из воздуха кольцевая камера 12 по крайней мере каждого вихревого устройства 4 может снабжаться индивидуальным трубопроводом 134 с установленным на нем по крайней мере регулирующим запорным устройством 135 для отбора части поступающего в вышеуказанную камеру 12 пристенного периферийного потока разделенной среды (фиг. 1). In order to provide control over the operation of the vortex installation to separate the combustible component from the air, the
Для обеспечения возможности использования вихревой установки в различных условиях и режимах ее работы последняя может снабжаться набором сменных вихревых труб, при этом по меньшей мере отдельные части из них (по количеству труб) отличаются между собой своими характеристиками. Параллельно работающие (установленные) вихревые трубы в указанном случае, как правило, выполняются с одинаковыми характеристиками. To ensure the possibility of using the vortex unit in various conditions and modes of its operation, the latter can be equipped with a set of replaceable vortex tubes, while at least some parts of them (by the number of pipes) differ in their characteristics. Parallel working (installed) vortex tubes in this case, as a rule, are performed with the same characteristics.
Предложенная вихревая установка может широко использоваться для выделения водорода из воздуха, а также гелия, но в связи с очень малым процентным содержанием последних в воздухе необходимо полученную в ряде параллельно работающих вихревых труб среду направлять в последовательно работающее вихревое устройство для дальнейшего разделения с выделением чистого водорода и гелия. The proposed vortex unit can be widely used to separate hydrogen from air, as well as helium, but due to the very low percentage of the latter in the air, it is necessary to direct the medium obtained in a number of parallel working vortex tubes into a sequentially working vortex device for further separation with the release of pure hydrogen and helium.
Конструктивное выполнение последовательно с первым устанавливаемых вихревых устройств в установке, которые в свою очередь могут быть между собой соединены параллельно, осуществляется аналогично первому вихревому устройству, т.е. все особенности его конструктивного выполнения применяются и для последующих вихревых устройств. Structural execution in series with the first installed vortex devices in the installation, which in turn can be connected to each other in parallel, is carried out similarly to the first vortex device, i.e. all the features of its structural implementation are also applied to subsequent vortex devices.
Вихревая установка может быть использована и для выделения из воздуха других газов, кроме перечисленных его компонентов. В связи с этим выходная часть вихревых устройств установки, т.е. примыкающая к выходному сечению вихревой трубы устройства, может выполняться в иных вариантах, обеспечивая раздельный выход разделенных компонентов воздуха (смеси газов и др.) не в два, а в несколько каналов. При необходимости может устанавливаться дроссельная заслонка. The vortex unit can also be used to separate other gases from the air, except for its listed components. In this regard, the output part of the vortex devices of the installation, i.e. adjacent to the output section of the vortex tube of the device, can be performed in other versions, providing a separate output of the separated air components (gas mixture, etc.) not in two, but in several channels. If necessary, a throttle valve can be installed.
Для оптимизации режима работы вихревой установки и возможности проведения научных исследований в вихревых трубах по их длине могут выполняться специальные каналы (сверления) для отбора проб на анализ с целью определения состава компонентов разделяемого воздуха (смеси газов и др.) в том или ином сечении вихревого устройства, а также могут предусматриваться специальные места отбора проб на трубопроводах и других элементах установки. To optimize the operating mode of the vortex installation and the possibility of conducting scientific research in vortex tubes along their length, special channels (drilling) can be performed for sampling for analysis in order to determine the composition of the components of the shared air (gas mixture, etc.) in one or another section of the vortex device , and special sampling locations on pipelines and other plant components may also be provided.
Вихревая установка снабжается необходимой измерительной аппаратурой для осуществления контроля за ее работой и средствами изменения для исследования процессов, происходящих в ней при работе. The vortex unit is equipped with the necessary measuring equipment for monitoring its operation and means of change for studying the processes occurring in it during operation.
Установка может выполняться полностью автоматизированной с управлением ее работой с центрального пульта управления. Installation can be performed fully automated with the management of its work from the central control panel.
Для улучшения технических характеристик и других, а именно увеличения срока ее службы, уменьшения массы установки, удешевления стоимости ее изготовления и других, отдельные ее элементы, включая вихревые трубы, могут выполняться из материалов, заменяющих металлы, например из пластмасс. To improve technical characteristics and others, namely to increase its service life, reduce the weight of the installation, reduce the cost of its manufacture and others, some of its elements, including vortex tubes, can be made of materials that replace metals, such as plastics.
Таким образом, в основе способа выделения горючей составляющей из воздуха и устройства установки лежит открытый автором в 1994 году закон свободно вращающегося вихревого потока с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов. Способ выделения и вихревая установка для его реализации могут быть использованы как для выделения горючей составляющей из воздуха, так и других его компонентов, в том числе с выделением первой может одновременно осуществляться разделение азота и кислорода. Также способ и установка могут широко использоваться как в целом в предложенной установке, так в выделенной ее части, обеспечивающей процесс разделения различных сред в вихревых потоках в различных отраслях производства, в частности химической промышленности, тепловой и атомной энергетике, транспорте, нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности и во многих других производствах. Thus, the method of isolating a combustible component from air and the installation device is based on the law of a freely rotating vortex flow with an inhomogeneous density field and with a different molecular weight of the components, discovered by the author in 1994. The separation method and the vortex installation for its implementation can be used both for the separation of the combustible component from the air and its other components, including the separation of the nitrogen and oxygen can be simultaneously carried out. Also, the method and installation can be widely used both as a whole in the proposed installation, as well as in its allocated part, which provides the process of separation of various media in vortex flows in various industries, in particular chemical industry, thermal and nuclear energy, transport, oil and gas and processing industries and in many other industries.
Claims (87)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96104494A RU2107197C1 (en) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Vortex plant for separation of combustible component from air |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96104494A RU2107197C1 (en) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Vortex plant for separation of combustible component from air |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96104494A RU96104494A (en) | 1997-06-27 |
RU2107197C1 true RU2107197C1 (en) | 1998-03-20 |
Family
ID=20177778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96104494A RU2107197C1 (en) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Vortex plant for separation of combustible component from air |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2107197C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795643C1 (en) * | 2022-04-04 | 2023-05-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный университет" | Method for studying vortex flows of multicomponent gas mixtures and devices for its implementation |
-
1996
- 1996-03-13 RU RU96104494A patent/RU2107197C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
3. Е.С.Фролов и др. Вакуумная техника, М., Машиностроение, 1985, с. 12. 4. Вихревой эффект и его применение в технике. Материалы Y Всесоюзной научно-технической конференции. 1988, с. 5. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795643C1 (en) * | 2022-04-04 | 2023-05-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный университет" | Method for studying vortex flows of multicomponent gas mixtures and devices for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU96104494A (en) | 1997-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5084189A (en) | Method and apparatus for separating fluids having different specific gravities | |
KR102269568B1 (en) | A flow distrubutor | |
US4363641A (en) | Liquid degasser with self-throttling exhaust orifice | |
CN208727015U (en) | Separator | |
US10471440B2 (en) | Centrifugal separator | |
CA2712867A1 (en) | Fluid flow control valve | |
WO2013009639A2 (en) | Supersonic compressor | |
US20150290660A1 (en) | Centrifugal separator | |
WO2009054980A1 (en) | Gas sealed apparatus for separating solids, liquids and gases having different specific gravities | |
US4824449A (en) | Device for transforming a fluid flow | |
RU2107197C1 (en) | Vortex plant for separation of combustible component from air | |
EP3089801B1 (en) | Compact flotation unit having multiple vanes disposed around a cylinder used for waste collection | |
EP0011270A1 (en) | Centrifuge for separating gas mixtures | |
RU2107196C1 (en) | Vortex plant for separation of combustible component from air | |
JP2022554328A (en) | Two-phase separator device incorporating inertial separation and porous media extraction | |
US6935513B2 (en) | Method and apparatus for mixture separation | |
RU2095637C1 (en) | Swirl installation for separation of hydrogen from air | |
AU2007333629A1 (en) | Device and method for particle separation | |
KR960008965B1 (en) | The ejecting method and device for fluid compressing and pumping | |
US20220203381A1 (en) | Cyclonic Fluid Separator | |
RU2081355C1 (en) | Method of separation of media at different density fields and at different masses of components and vortex device for realization of this method | |
RU2790120C1 (en) | Device for separation of multicomponent medium | |
MX2010012015A (en) | Methods and apparatus for splitting multi-phase flow. | |
RU2790121C1 (en) | Method for separation of the flow of a multicomponent medium | |
CN116899321B (en) | Centrifugal tobacco tar solid impurity separator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090314 |